المركبات الكيميائية هي مواد كيميائية تتكون من عنصرين كيميائيين مختلفين أو أكثر من العناصر مع وجود نسب ثابتة لكل عنصر، مما يحدد التركيبة الكيميائية لهذه المواد، وعادةً ما يعبر عن نسبة كل عنصر بواسطة الصيغة الكيميائية، فتوجد أنواع مختلفة من المركبات، ومن هذه المركبات المركبات الشطيرية، التي تعرف أيضًا باسم مركبات الساندويتش، وهي عبارة عن مركب كيميائي يتكون من معدن مرتبط بروابط تساهمية، مع جزئين آريين، وتعتبر الصيغة الجزيئية لجزيئات الآرينات CnHn، ويوجد مشتقات بديلة لآرينات، كما يوجد أيضًا مشتقات غير دورية مثل BCnHn +1.

ويعود سبب تسمية المركبات بالساندويتش؛ لأن المعدن الذي تتكون منه يقع عادة بين حلقتين، فيظهر المعدن كأنه داخل ساندويتش، ويوجد أشكال أخرى للمركبات الشطيرية، ومن هذه الأشكال الشطيرة المزدوجة، التي تحتوي على حلقتين من الكربوسيك، ومتعدد الفلزات الذي يضم أربع ذرات من البلاديوم في سلسلة من وحدتي البيرلين، كما يوجد مركب الميتالوسين (metallocenes)  الذي يعد من أهم المشتقات البديلة للمركبات الشطيرية.

كما يوجد فئة معينة من الميتالوسين (metallocenes) تسمى بشكل غير رسمي بالساندويتش، وهو مركب ذو ترتيب يشبه الساندويتش، حيث تقع الذرة المعدنية بين مركبين عضويين دوريين، بالإضافة لوجود معدن انتقالي كالحديد، والتيتانيوم، وأيضًا الزركونيوم. وهو من مركبات الساندويتش الشهيرة، حيث ترتبط حلقات المركب عن طريق حلقات تساهمية بين جميع ذرات الكربون. واخترع الميتالوسين كل من العالمين جيفري ويلكنسون وإرنست فيشر، واللذان حصلا على جائزة نوبل في الكيمياء، لعملهما في المركبات الشطيرية.

ويعتبر الميتالوسين مركب ملون بشكل مكثف، ويستخدم هذا المركب ومشتقاته في مجالات متعددة، فمثلًا مركب الكوكاتاليست يستخدم في ردود الأفعال المحفزة،. وكذلك يوجد معادن أخرى تستخدم في الأدوية، كمشتق الفيروين الذي يستخدم في علاج الأمراض الناجمة عن نقص الحديد.

كما يوجد في الطبيعة أنواع أخرى من المركبات الشطيرية، كالمركبات نصف شطيرية، والسندويتشات العكسية، ومجمعات التنسيق. ومن المعروف أن مجمعات السندويشات تحتوي على روابط غير عضوية متنوعة، حيث يوجد عدة أنواع مختلفة لهذه المجمعات الشطيرية، و من هذه الأنواع نذكر ما يلي:

  • مجمعات cyclopentadienyl المختلطة، ومثال عنها (M(C5H5)(CnHn وكذلك.(Ti(C5H5(C7H7.
  • مجمعات البنزين M(C6H6)2 ويعد أفضل الكروم مثال عنه.
  • مجمعات cyclooctatetraeny ومن أحد أمثلتها مركب Th(C8H8)2 ومركب. U(C8H8)2
  • مجمعات cyclobutadien مثل M(C4H4)2 وأيضًا .Fe(C4H4)2
  • مجمعات cyclopentadienyl ومن أنواعها الأكثر شهرة Sm ,Ti ,V ,Mo ,W ,Zn H التي تعرف أيضًا باسم المجمعات المعدنية.

أما السندويتشات العكسية فهي أول مجمع لساندويتش، وعُرف أول مركب منه بالصيغة [Ni2Cp3[(BF4)2 ومن ثم اكتشفت العديد من المركبات الشطيرية الأخرى، خاصة تلك التي تضمن حلقات ثلاثية، حيث استخدمت في العديد من المجالات.

في حين اعتبرت مركبات مجمع التنسيق من فئة المواد ذات الهياكل الكيميائية التى تحيط بذرة معدنية مركزية أو مجموعة من الذرات، وتشمل مركبات التنسيق مواد مثل فيتامين B12 ، التي تتميز في بعض الأحيان بهياكل السندويتش، وذلك عند ارتباط جزيئين من الهيدروكربون الدوري غير المشبع الذي يفتقر لذرة هيدروجين واحدة أو أكثر على جانبي الذرة المعدنية، مما يؤدي لنظام عطري مستقر للغاية، وتستخدم هذه المركبات بشكل أساسي كمواد محفزة.

أكمل القراءة

مركبات الساندويتش

يعتبر علم الكيمياء واحداً من أكثر العلوم أهمية وتعقيداً، حيث يدرس الذرات والعناصر والروابط فيما بينها، والمركّبات الناتجة عنها، وتختلف خصائص المركبات الكيميائية باختلاف العناصر المكوّنة لها وطبيعة الروابط فيها، ومن هذه المركبات مركبات الساندويتش وهي عبارة عن مركبات كيميائية تتكون من معدن مرتبط بروابط تساهمية مع جزيئين من الآرينات ذات الصيغة CnHn أو المشتقات البديلة أو المشتقات الحلقية غير المتجانسة، ويعود سبب التسمية إلى تشابه الصيغة الكيميائية للمركب مع الساندويتش (يتوضع المعدن في المنتصف بين جزيئين من صيغة كيميائية واحدة).

وقد تم تقديم مصطلح مركبات الساندويتش في منتصف الخمسينات من القرن الماضي في تقرير من قبل R.A Rich وLE Orgel وj Donitz، فقد أكدوا بنية الفيروسين (نوع من مركبات الساندويتش) بوساطة علم البلورات وباستخدام الأشعة السينيّة، حيث يتميّز هذا الجزيء بذرة حديد محصورة بين حلقتين متوازيتين.

وتم اقتراح الهيكل الصحيح قبل عدة سنوات من قبل روبرت بيرنز وودوارد، وقد ساعد هذا الهيكل على تفسير الألغاز المتعلقة بمطابقة الفيروسين، كما أنه ساعد في التعرّف على البنية المستقرة والمنتظمة لمركّبات الساندويتش، وبالتالي فهم طبيعة التفاعلات التي تدخل فيها، وشكل المركبات الناتجة عنها، بالإضافة إلى إمكانيّة تمييز هذه المركبات عن المركبات الأخرة المشابهة لها، والتي كان يُعتقد سابقاً أنها تندرج تحت أصنافها.

وتقسم مركبات الساندويتش إلى عدة أصناف:

  • المجمعات المعدنية المزدوجة ذات الصيغة M(C5H5)2 حيث تشمل M الذرات التالية (Cr,Fe,Co,Ni,Zr,Ti,V,Mo,W,Zn).
  • المجمعات المعدنية المختلطة ذات الصيغة M(C5H5)(CnHn) وكمثال على ذلك Ti(C5H5)(C7H7).
  • معقدات Bis (البنزين) ذات الصيغة M(C6H6)2 وأفضل مثال لهذه المجموعة هو الكروم.
  • معقدات Bis (سيكلوأوكتاتيرانيل) ذات الصيغة M(C8H8)2 وأفضل مثال لهذه المجموعة هو مركب Th(C8H8)2 ومركب U(C8H8).

يعتبر الفيروسين ذو الصيغة الجزيئية C5H5)2)Fe واحداً من أشهر المركبات الشطيرية وأكثرها توافراً، وهو مركب عضوي برتقالي اللون، ترتبط فيه حلقتين متناظرتين ومتطابقتين مع عنصر الحديد، وهو ينتج عن تفاعل سيكلوبنتادينيد الصوديوم مع كلوريد الحديد، ويمتلك هذا المركب مجموعة من الخصائص، ومنها:

  • تبلغ درجة انصهار الفيروسين 174 درجة مئوية (345 درجة فهرنهايت)
  • تبلغ درجة غليان الفيروسين 294 درجة مئوية.
  • يمتلك الفيروسين بنية كيميائية على شكل حبيبات برتقالية اللون في درجة حرارة الغرفة، ويمتلك رائحة مميزة واخزة.
  • يذوب الفيروسين في المحاليل العضوية مثل الميثانول والإيثانول والبترول والكيروسين والبنزين وإيثر الإيثيل وزيت الديزل، وفي المحاليل الملحيّة (غير العضويّ) مثل حمض الكبريت المركّز وحمض النتريت المخفّف، إلا أنه غير قابل للذوبان في الماء.
  • لا يذوب في محلول هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيالورونيك.
  • يتحمّل درجات الحرارة المرتفعة دون حدوث أي تغيير في بنيته الكيميائية (يتحمل درجات حرارة تصل إلى 470 درجة مئويّة).
  • يمتص الأشعة عند أطوال موجية معيّنة (الأمواج فوق البنفسجيّة).
  • يعتبر من المركبات المستقرّة كيميائياً، مما يتيح استخدامه في العديد من المجالات العمليّة.
  • يمتلك قدرة تحفيزية كبيرة مما دفع إلى استخدامه كوسيط في العديد من التفاعلات.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي مركبات الساندويتش"؟