طالب
علوم الحاسب الآلي, Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University (Russia)

لم يكن مفهوم التكافؤ منتشرًا بكثرة في الماضي، حيث استخدم العلماء عنصر الهيدروجين كأحد العناصر الرئيسية لإجراء المقارنات الكيميائية. إذ حدد العلماء تكافؤ كل عنصر غير معدني بقيمته الاتحادية مع عنصر الهيدروجين، كما اعتمد تكافؤ كل عنصر معدني بعدد الذرات التي يمكنها أن تحلّ محلّ الهيدروجين عند تشكيل مركبٍ ما.

ومن الأمثلة الشهيرة عما سبق يمكننا أخذ عنصر الكلور (CL)، حيث يحدد تكافؤ الكلور في مركب كلوريد الهيدروجين (HCL) بالقيمة (1)، كما يبلغ تكافؤ الأوكسجين (O) في مركب الماء (H2O) القيمة (2)، أما عنصر الألمنيوم فيأخذ تكافؤًا قدره (3) في مركب كلوريد الألمنيوم (ALCL3). أما في المركبات الأوكسجينية، يمثل عنصر الاوكسجين عنصر المقارنة الرئيسيّ بالنسبة لبقية العناصر المرتبطة به في المركبات. على سبيل المثال يبلغ تكافؤ النيتروجين في مركب أوكسيد النيتروجين (N2O) القيمة (1)، بينما يبلغ تكافؤ الكبريت في مركب أوكسيد الكبريت (SO3) القيمة 6 على اعتبار أن تكافؤ الأوكسجين يساوي 2.

مما سبق يمكننا تعريف التكافؤ في علم الكيمياء، بأنه قدرة الذرّة على الارتباط بأيّ ذرةٍ أخرى. حيث يقاس التكافؤ بعدد الإلكترونات التي يمكن للذرة إعطائها، أو أخذها، أو مشاركتها مع ذرةٍ أخرى لتشكيل رابطةٍ كيميائيةٍ. وكلّ ذلك يعتمد على عدد المدارات الفارغة المتاحة في غلاف تكافؤ ذرة العنصر. ونظرًا لتطور نظرية الرابطة الكيميائية تم تحديد العديد من الفروقات بين أنواع التكافؤ، حيث نجد التكافؤ الكهربائي، والتكافؤ المشترك، والتكافؤ التسانديّ.

يعرف التكافؤ الكهربائي أو ما يطلق عليه اسم (التكافؤ الأيونيّ) بأنه القيمة العددية التي تعبر عن شحنة الأيون. لذا تكون الذرة موجبة الشحنة، عند فقدانها لأحد إلكتروناتها السطحية. بينما تكون سالبة الشحنة عند اكتسابها لأحد الإلكترونات. وتعتبر قوة الجذب بين الأيونات المتعاكسة شديدةً جدًا، ويستخدم التكافؤ الكهربائي كأحد المفاهيم الأساسية في قوانين فارادي، وفي آلية تشكيل المركبات الأيونية.

ولذا تعرّف نقطة التكافؤ الكهربائي بأنها النقطة التي تنعدم فيها محصلة مجموع المجال الكهربائي، وتبلغ حينها القيمة صفر. ولنقطة التكافؤ الكهربائي حالتان وهما:

  • الشحنتان متماثلتان إما من النوع (+,+)، أو من النوع (-,-): وحينها إذا كانت قيمة الشحنتين متساويتين، تقع نقطة التكافؤ في منتصف المسافة الواقعة بينهما. اما إذا كانت قيمة الشحنتين مختلفتين، فإن نقطة التكافؤ ستقع في المسافة الفاصلة بينهما بحيث تكون أقرب للشحنة الصغرى.
  • الشحنتان المختلفتان في النوع (+,-): في حال تساوي قيمة الشحنتين، فإن وجود نقطة التكافؤ سيكون معدومًا. أما في اختلاف قيمتهما فإن نقطة التكافؤ الكهربائي ستقع خارج الشحنتين، بحيث تكون أقرب للشحنة الأصغر.

 والجدير بالذكر، عند المقارنة بين شحنتين، فإننا نعتمد على قيمة الشحنة وليس على نوع الشحنة (في حال كانت سالبة أو موجبة). وتذكر دائمًا، إن قيمة الشحنة المتواجدة في نقطة التكافؤ الكهربائي تساوي الصفر دومًا. ونقول عن ذرّة أنها متعادلة كهربائيًا إذا كان عدد الشحنات الموجبة للنواة يساوي عدد الشحنات السالبة للإلكترونات، وحينها تكون شحنة الذرة تساوي الصفر. وفي الوقت الراهن، لا يستخدم علماء الكيمياء مصطلح التكافؤ كثيرًا، إذ يتم الاعتماد على مصطلح “حالة التأكسد” عند قياس قيمة الشحنة، وذلك بسبب الدقة الكبيرة لهذا المصطلح خاصةً عند الحديث عن المركبات الأيونية.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هي نقطة التكافؤ الكهربي"؟