كثيرًا ما نسمع عن المركبات والتفاعلات الكيميائية وكيفية تحضير مركبات من مركبات أخرى ولكن ما طبيعة هذه التفاعلات وما أنواع المركبات المتكونة. تحدث التفاعلات الكيميائية باستمرار في العالم من حولنا؛ كل شيء من صدأ السياج الحديدي إلى مسارات التمثيل الغذائي للخلية البشرية. التفاعلات الكيميائية هي العمليات التي تتفاعل من خلالها العناصر أو المواد الكيميائية لتشكيل مواد كيميائية جديدة ذات تركيبات مختلفة ترتبط فيها العناصر عن طريق روابط كيميائية. طريقة تفاعل العناصر أو المركبات مع بعضها تعتمد على خواص هذه العناصر. 

للتفريق بين انواع المركبات الكيميائية علينا أولاً تحديد أنواع الروابط الكيميائية التي تربط بين العناصر والجزئيات لتكوين المركبات الكيميائية. يوجد نوعان أساسيان من الروابط الكيميائية وهما الروابط الأيونية والروابط التساهمية ومع ذلك فإن الروابط في معظم المواد ليست أيونية بحتة ولا تساهمية بحتة ، ولكنها تقع على طيف بين هذين النقيضين. على الرغم من أن الروابط الأيونية البحتة والتساهمية البحتة تمثل الحالات القصوى التي نادرًا ما تتم مواجهتها في أي مواد بسيطة جدًا إلا أن فهمهما يساعد على تفسير سبب امتلاك المواد ذات الأنواع المختلفة من الروابط الكيميائية لخصائص مختلفة جدًا.

تتكون المركبات الأيونية من أيونات ذات شحنة موجبة وسالبة متماسكة معًا بواسطة قوى إلكتروستاتيكية قوية، في حين تتكون المركبات التساهمية بشكل عام من جزيئات وهي عبارة عن مجموعات من الذرات يتم فيها تقاسم زوج أو أكثر من الإلكترونات بين ذرات الرابطة. يوجد نوعان من الروابط التساهمية وهما الروابط التساهمية القطبية وغير القطبية.

الرابطة التساهمية القطبية هي رابطة بين ذرتين غير فلزيتين لهما قيمتان مختلفتان في السالبية الكهربية والفرق في سالبيتهما أقل من 1.7 واكبر من 0.4 وبالتالي لهما مشاركة غير متساوية في زوج الإلكترون الرابطة – حيث تقضي الإلكترونات وقتًا أطول حول الذرة غير الفلزية الأعلى في السالبية الكهربية. السالبية الكهربية هي قدرة الذرة على جذب الإلكترونات في وجود ذرة أخرى وهي خاصية قابلة للقياس.

من أمثلة المركبات القطبية هو كلوريد الهيدروجين H-Cl، تكون فيه السالبية الكهربائية لذرة الكلور Cl 3.0، في حين أن ذرة الهيدروجين H هي 2.1 والنتيجة هي رابطة تساهمية قطبية يتم فيها إزاحة زوج الإلكترون نحو الذرة الأكثر كهربية وهي الكلور. بعد ذلك تحصل هذه الذرة على شحنة سالبة جزئية بينما تمتلك الذرة الأقل سالبة شحنة موجبة جزئية.

مثال آخر نعرفه جميعًا للمركبات القطبية ويمثل 71% من مساحة الأرض ومن 70 إلى 90 بالمائة من جسم الإنسان وهو الماء حيث يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة من الاكسجين وكلاهما عنصر لافلزي لهما سالبية كهربيةر2.1 و 3.4 على الترتيب فتجذب ذرة الاكسجين زوج الالكترونات نحوها.

أما بالنسبة للرابطة التساهمية غير القطبية فهي رابطة بين ذرتين غير فلزيتين لهما نفس السالبية الكهربية أو الفرق بين سالبيتهما أقل من 0.4 وبالتالي كلا منهما يجذب زوج الإلكترونات بنفس القدر وينتج عنها مركبات غير قطبية مثل: الرابطة الناشئة بين ذرتي الهيدروجين H-H لكل ذرة هيدروجين قيمة 2.1 في السالبية الكهربية، وبالتالي تعتبر الرابطة التساهمية بينهما غير قطبية.

أكمل القراءة

تُعد الرابطة الكيميائية بين جزيئات المركّب الكيميائي مؤشّرًا واضحًا يدل على نوع المركب، ولذلك في البداية عليكَ التعرّف على الروابط الكيميائية في المركّب المطلوب اختباره، وعندها تستطيع أن تتأكّد من قطبية المركب من جهة وقطبية الجزيئات من جهةٍ أخرى بشكل عملي وسريع.

وكونك في هذه الإجابة ترغب بالتعرّف على المركبات القطبية (Polar compounds) تحديدًا فيجب أن تكون الرابطة التساهمية القطبية (Polar bond) هي أهم الروابط التي عليك تمييزها بشكل مُفصّل، والرابطة القطبية هي نوع من أنواع الروابط الكيميائية التساهمية، وتنشأ بشكل خاص بين ذرّتين كيميائيتين غير فلزيتين مُختلفتين في الكهرسلبية بفارق كبير نسبيًا يتراوح بين القيمتين 0.4 و 1.7.

وللتوضيح أكثر فإنّ العناصر اللافلزية هي عناصر كيميائية غير معدنية، مثل الهالوجينات المتمثّلة في الكلور (Cl) والفلور (F) والبروم (Br) واليود (I) والاستاتين (At)، والهيدروجين (H2) والأوكسجين (O2) والكربون (C) والكبريت (S) والفوسفور (P) والسيلينيوم (Se).

أمّا الفرق في الكهرسلبية بشكل عام فينشأ بين ذرتين مختلفتين كهربائيًا أي قدرة جذبهما للإلكترونات مختلفة، وبالتالي سيتكوّن لدينا ذرة مانحة مشحونة بشحنة موجبة وذرة مُستقبِلة مشحونة بشحنة سالبة، وعادةً يتم حساب الفرق في الكهرسلبية بين جزيئات المركّب بشكل رياضي من خلال عملية طرح تُجرى بين قيم الكهرسلبية للجزيئات.

وكمثال تطبيقي لكشف الرابطة في المركب بشكل عملي، سيكون لديك جزيء الماء H2o، مع العلم أنّ قيمة الكهرسلبية للهيدروجين هي 2.1 والأوكسجين 3.5. في البداية سوف تحسب فرق الكهرسلبية من خلال عملية الطرح التالية:

 1.4=2.1 – 3.5

وعندها ستكتشف أنّ قيمة الكهرسلبية تقع بين 0.4 و1.7 وبالتالي فإنّ الرابطة في جزيء الماء هي رابطة تساهمية قطبية وبالتالي الماء مركّب قطبي، ولاحِظ أيضًا أنّ الهيدروجين والأوكسجين أي الجزيئات المكوّنة للماء هي عناصر كيميائية لا فلزية.

لنكرّر التطبيق العملي مع حمض كور الماء Hcl، مع العلم أنّ قيمة الهيدروجين 2.1 والكلور 2.9، وبالتالي يكون فرق الكهرسلبية:

 0.8=2.1- 2.9

وأيضًا هذه القيمة تقع في مجال قيم الكهرسلبية للروابط القطبية أي أنّ حمض كلور الماء مركبًا قطبيًا.

أمّا الآن إذا حاولت التحقّق من روابط الميتّان CH4 مثلًا، بعد أن تعلم أنّ قيمة الكهرسلبية للهيدروجين هي 2.1 وللكربون 2.5، سينتُج لديك فرق في الكهرسلبية مقداره 0.4 وبالتالي الرابطة بين الكربون والهيدروجين في جزيء الميتان ليست رابطة قطبية أي الميتان مركّب غير قطبي، وهنا أيضًا لاحِظ أنّ الهيدروجين والكربون هما عنصران لا فلزيان إلا أنّ ارتباطهما هنا لم يُشكّل مركّبًا قطبيًا.

تستطيع أن تجِد قيم الكهرسلبية للعناصر الكيميائية من الجدول الدوري:

المركبات القطبية

وفي نهاية هذه الإجابة لتتمكّن من التمييز بين الروابط الكيميائية المُختلِفة بحسب فرق الكهرسلبية، اتّبِع التالي:

  • عندما تكون قيمة الكهرسلبية مساوية للصفر 0 فأنت أمام رابطة تساهمية غير قطبية.
  • عندما تكون أكبر من 0 وأصغر أو مساوِية لـ 0.4 فالرابطة هي رابطة تساهمية.
  • عندما تكون أكبر من 0.4 وأصغر أو مساوِية لـ 1.7 تكون الرابطة تساهمية قطبية.
  • عندما يكون فرق الكهرسلبية أكبر من 1.7 فهي رابطة تساهمية أيونية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف اعرف المركبات القطبية"؟