تعتمد خصائص المركبات التساهمية على العديد من العوامل التي تعتمد أساسًا على الهياكل الجزيئية. بادئ ذي بدء ، يجب أن تنضم الرابطة التساهمية إلى ذراتك ولا يمكن أن تكون هناك شحنات كهربائية ؛ خلاف ذلك ، يمكن للمرء أن يتحدث عن الأيونية أو مركبات التنسيق.
في الطبيعة ، هناك استثناءات كثيرة جدًا حيث يصبح الخط الفاصل بين الأنواع الثلاثة للمركبات غير واضح ؛ خاصة عند التفكير في الجزيئات الكبيرة ، القادرة على إيواء كل من المناطق التساهمية والأيونية. لكن بشكل عام ، تخلق المركبات التساهمية وحدات أو جزيئات بسيطة ومنفردة.
ساحل الشاطئ ، أحد الأمثلة اللانهائية لمصادر المركبات التساهمية والأيونية. المصدر: Pexels.
إن الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي والنسائم التي تضرب سواحل الشاطئ ليست أكثر من جزيئات متعددة تحترم تركيبة ثابتة. الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون عبارة عن جزيئات منفصلة لها روابط تساهمية وتشارك بشكل وثيق في حياة الكوكب.
وعلى الجانب البحري ، فإن جزيء الماء OHO هو المثال الجوهري للمركب التساهمي. على الساحل ، يمكن رؤيته فوق الرمال ، وهي مزيج معقد من أكاسيد السيليكون المتآكلة. الماء سائل في درجة حرارة الغرفة ، وهذه الخاصية مهمة للمركبات الأخرى التي يجب وضعها في الاعتبار.
الرابطة التساهمية
ورد في المقدمة أن الغازات المذكورة لها روابط تساهمية. إذا ألقيت نظرة على هياكلها الجزيئية ، فسترى أن روابطها مزدوجة وثلاثية: O = O ، N≡N ، و O = C = O. في المقابل ، تحتوي الغازات الأخرى على روابط مفردة: HH و Cl-Cl و FF و CH 4 (أربعة روابط CH مع هندسة رباعية السطوح).
ومن سمات هذه الروابط ، وبالتالي للمركبات التساهمية ، أنها قوى اتجاهية ؛ ينتقل من ذرة إلى أخرى ، ويتم توطين إلكتروناته ، ما لم يكن هناك صدى. بينما في المركبات الأيونية ، تكون التفاعلات بين أيونيين غير اتجاهية: فهي تجذب وتصد الأيونات الأخرى المحيطة.
هذا يعني عواقب فورية على خصائص المركبات التساهمية. ولكن بالإشارة إلى روابطها ، من الممكن ، طالما لا توجد شحنات أيونية ، التأكيد على أن المركب الذي يحتوي على روابط فردية أو مزدوجة أو ثلاثية هو مركب تساهمية ؛ بل وأكثر من ذلك ، عندما تكون هذه هياكل من النوع المتسلسل ، توجد في الهيدروكربونات والبوليمرات.
ترتبط بعض المركبات التساهمية في روابط متعددة ، كما لو كانت سلاسل. المصدر: Pexels.
إذا لم تكن هناك شحنات أيونية في هذه السلاسل ، كما هو الحال في بوليمر التفلون ، فيُقال إنها مركبات تساهمية نقية (بالمعنى الكيميائي وليس بالمعنى التركيبي).
الاستقلال الجزيئي
نظرًا لأن الروابط التساهمية هي قوى اتجاهية ، فإنها دائمًا ما تنتهي بتعريف بنية منفصلة ، بدلاً من ترتيب ثلاثي الأبعاد (كما هو الحال مع الهياكل والشبكات البلورية). يمكن توقع الجزيئات الصغيرة والمتوسطة والحلقية والمكعبة أو مع أي نوع آخر من التركيبات من المركبات التساهمية.
من بين الجزيئات الصغيرة ، على سبيل المثال ، جزيئات الغازات والماء ومركبات أخرى مثل: I 2 ، Br 2 ، P 4 ، S 8 (مع بنية تشبه التاج) ، As 2 ، وبوليمرات السيليكون و كربون.
كل واحد منهم له هيكله الخاص ، بغض النظر عن روابط جيرانه. للتأكيد على ذلك ، ضع في اعتبارك تآصل الكربون ، الفوليرين ، C 60:
Fullerenes ، واحدة من أكثر تآصل الفحم إثارة للاهتمام. المصدر: Pixabay.
لاحظ أنه على شكل كرة قدم. على الرغم من أن الكرات يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض ، إلا أن روابطها التساهمية هي التي تحدد هذا الهيكل الرمزي ؛ أي أنه لا توجد شبكة منصهرة من الكرات البلورية ، ولكنها منفصلة (أو مضغوطة).
ومع ذلك ، فإن الجزيئات في الحياة الواقعية ليست وحدها: فهي تتفاعل مع بعضها البعض لتكوين غاز مرئي ، سائل أو صلب.
القوى بين الجزيئات
تعتمد القوى بين الجزيئات التي تربط الجزيئات الفردية معًا اعتمادًا كبيرًا على بنيتها.
تتفاعل المركبات التساهمية غير القطبية (مثل الغازات) من خلال أنواع معينة من القوى (التشتت أو لندن) ، بينما تتفاعل المركبات التساهمية القطبية (مثل الماء) بواسطة أنواع أخرى من القوى (ثنائي القطب - ثنائي القطب). تشترك كل هذه التفاعلات في شيء واحد: فهي اتجاهية ، تمامًا مثل الروابط التساهمية.
على سبيل المثال ، تتفاعل جزيئات الماء من خلال روابط هيدروجينية ، وهي نوع خاص من قوى ثنائي القطب. يتم وضعهم بطريقة تجعل ذرات الهيدروجين تشير نحو ذرة الأكسجين لجزيء مجاور: H 2 O - H 2 O. وبالتالي ، فإن هذه التفاعلات تقدم اتجاهًا محددًا في الفضاء.
نظرًا لأن القوى بين الجزيئات للمركبات التساهمية هي اتجاهية بحتة ، فهذا يعني أن جزيئاتها لا يمكن أن تتحد بكفاءة مثل المركبات الأيونية ؛ والنتيجة ، نقاط الغليان والانصهار التي تميل إلى الانخفاض (T <300 درجة مئوية).
وبالتالي ، فإن المركبات التساهمية في درجة حرارة الغرفة عادة ما تكون غازية أو سائلة أو صلبة لينة ، حيث يمكن أن تدور روابطها ، مما يعطي مرونة للجزيئات.
الذوبان
ستعتمد قابلية ذوبان المركبات التساهمية على تقارب المذيب المذاب. إذا كانت Apolar ، فإنها ستكون قابلة للذوبان في مذيبات Apolar مثل ثنائي كلورو ميثان ، كلوروفورم ، تولوين ، ورباعي هيدروفوران (THF) ؛ إذا كانت قطبية ، فستكون قابلة للذوبان في المذيبات القطبية ، مثل الكحول والماء وحمض الخليك الجليدي والأمونيا ، إلخ.
ومع ذلك ، بخلاف تقارب المذيب المذاب ، هناك ثابت في كلتا الحالتين: الجزيئات التساهمية لا تكسر (مع استثناءات معينة) روابطها أو تتفكك ذراتها. الأملاح ، على سبيل المثال ، تدمر هويتها الكيميائية عند إذابة أيوناتها بشكل منفصل.
التوصيل
كونها محايدة ، فهي لا توفر وسيطًا مناسبًا لهجرة الإلكترونات ، وبالتالي فهي موصلة ضعيفة للكهرباء. ومع ذلك ، فإن بعض المركبات التساهمية ، مثل هاليدات الهيدروجين (HF ، HCl ، HBr ، HI) تفصل روابطها لتكوين أيونات (H +: F - ، Cl - ، Br -…) وتصبح أحماض (هيدرازيد).
هم أيضا موصلات رديئة للحرارة. وذلك لأن قوىها بين الجزيئات واهتزازات روابطها تمتص بعضًا من الحرارة المزودة قبل زيادة جزيئاتها في الطاقة.
بلورات
يمكن ترتيب المركبات التساهمية ، ما دامت قوىها بين الجزيئات ، بطريقة تخلق نمطًا هيكليًا ؛ وبالتالي ، بلورة تساهمية ، بدون شحنات أيونية. وهكذا ، بدلاً من شبكة الأيونات ، توجد شبكة من الجزيئات أو الذرات مرتبطة تساهميًا.
من أمثلة هذه البلورات: السكريات بشكل عام ، اليود ، الحمض النووي ، أكاسيد السيليكا ، الماس ، حمض الساليسيليك ، من بين أمور أخرى. باستثناء الماس ، فإن هذه البلورات التساهمية لها نقاط انصهار أقل بكثير من تلك الموجودة في البلورات الأيونية ؛ أي الأملاح غير العضوية والعضوية.
تناقض هذه البلورات خاصية أن تكون المواد الصلبة التساهمية ناعمة.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- لينهاوتس ، دوغ. (13 مارس 2018). خصائص المركبات الأيونية والتساهمية. علم. تم الاسترجاع من: sciencing.com
- توببر. (سادس). المركبات التساهمية. تم الاسترجاع من: toppr.com
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (05 ديسمبر 2018). خصائص المركب التساهمي أو الجزيئي. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- وايمان إليزابيث. (2019). المركبات التساهمية. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- أوبهاردت سي (2003). المركبات التساهمية. كتاب الكيمياء الافتراضي. تم الاسترجاع من: chemistry.elmhurst.edu
- دكتور جرجنز. (سادس). الكيمياء العضوية: كيمياء مركبات الكربون.. تم الاسترجاع من: homework.sdmesa.edu
- Quimitube. (2012). خصائص المواد التساهمية الجزيئية. تم الاسترجاع من: quimitube.com