بحث عن الكهروسالبية والقطبية

إن النشاط الكهربي هو مقياس لميل الذرة لجذب زوج من الإلكترونات، ومقياس بولينج هو الأكثر استخداما، وقد تم تعيين قيمة 4.0 للفلور (العنصر الأكثر كهربيا)، والقيم التي تتراوح نزولها إلى السيزيوم والفرنسيوم والتي تعتبر الأقل كهربيا عند 0.7، ويمكن تصنيف الروابط الكيميائية على أنها إما قطبية أو غير قطبية، والفرق هو كيف يتم ترتيب الإلكترونات الموجودة في الرابطة .

ماذا يحدث إذا ربطت ذرتان متساويتان معا

ضع في اعتبارك رابطة بين ذرتين A و B وكل ذرة قد تشكل روابط أخرى، وإذا كانت الذرات متساوية الكهربية فالكلاهما نفس الميل لجذب زوج الإلكترونات المترابط، وهكذا يمكن العثور عليه في منتصف الطريق بين الذرتين، وللحصول على رباط مثل هذا يجب أن تكون A و B عادة هي نفس الذرة، وستجد هذا النوع من الروابط على سبيل المثال جزيئات H2 أو Cl2.

الرابطة القطبية

الرابطة القطبية هي رابطة تساهمية بين ذرتين، حيث يتم توزيع الإلكترونات التي تشكل الرابطة بشكل غير متساو. وهذا يؤدي إلى حدوث لحظات ثنائية القطب طفيفة في الجزيء، حيث يكون أحد الجزيئين موجبا قليلا والآخر سلبيا قليلا. وتكون شحنة الأقطاب الكهربائية ثنائية القطب أقل من شحنة وحدة كاملة، ولذلك يعتبرونها شحنة جزئية ويتم تمثيلها بواسطة الرمز دلتا الموجب (δ +) والرمز دلتا السالب (δ-). ونظرا لانفصال الشحنات الموجبة والسالبة في الرابطة، تتفاعل الجزيئات ذات الروابط التساهمية القطبية مع الجزيئات ذات القطبية المزدوجة في جزيئات أخرى، وهذا ينتج عنه قوى ثنائية القطب بين الجزيئات. وفي حالة كون الذرة B أكثر إلكترونات من الالذرة A، يتم سحب زوج الإلكترونات مباشرة نحو نهاية الذرة B، لتلتقطها وتسيطر عليها بينما تفقد الذرة A السيطرة على الإلكترونات. وبهذا يتم تكوين أيونات .

الجزيئات ذات الروابط التساهمية القطبية

جزيء الماء (H2O) هو جزيء متقطب، وقيمة الكهربية للأكسجين تبلغ 3.44، في حين أن الكهربية للهيدروجين تبلغ 2.20، ويؤدي عدم المساواة في توزيع الإلكترونات إلى تشكيل الجزيء على شكل منحنى، ويحمل “جانب” الأكسجين في الجزيء شحنة سالبة صافية، بينما تحمل ذرات الهيدروجين (في “الجانب الآخر”) شحنة موجبة صافية، وجزيء فلوريد الهيدروجين (HF) هو مثال آخر على جزيء له رابطة تساهمية متقطبة، والفلور هو أكثر الذرات كهربية، وبالتالي فإن الإلكترونات الموجودة في الرابطة ترتبط بشكل وثيق مع ذرة الفلور أكثر من ذرة الهيدروجين .

يتكون ثنائي القطب من جزيئتين، حيث يحمل الجانب السالب لأحدهما شحنة سالبة ويحمل الجانب الهيدروجيني شحنة موجبة، ويكون جزيء فلوريد الهيدروجين خطيا لأنه يحتوي على اثنتين فقط من الذرات، ولا يمكن تغيير هيكله الهندسي. ويحتوي جزيء الأمونيا (NH3) على روابط تساهمية قطبية بين ذرات النيتروجين والهيدروجين، مما يؤدي لوجود ثنائي القطب، حيث يكون النيتروجين مشحونا بشكل أكبر مع وجود الهيدروجين الثلاثة في جانب واحد من النيتروجين مع شحنة موجبة .

خصائص الكهروسالبية

يعتبر التنوع الواسع في طرق حساب الشحنات السالبة الإلكترونية، التي تعطي نتائج ترتبط بشكل جيد مع بعضها البعض، مؤشرا على عدد الخصائص الكيميائية التي يمكن أن تتأثر بالقدرة الإلكترونية الكهربائية. ويتمثل التطبيق الأكثر وضوحا للهبات الإلكترونية في مناقشة القطبية الكيميائية للروابط الكيميائية، حيث قدم بولينج هذا المفهوم. وعلى العموم، كلما زاد الفرق في الكهرباء بين الذرتين، زادت القطبية الكيميائية الناتجة عن الروابط الكيميائية بينهما. وبوجود الذرة في الكهرباء العالية في الطرف السالب للقطب الكيميائي، اقترح بولينج معادلة لربط “شحنة الأيون” للروابط بالفرق في النغمة الإلكترونية للذرتين، وعلى الرغم من أن هذا الأمر لم يعد معمولا به في الوقت الحالي .

تم الكشف عن العديد من العلاقات بين ترددات التمدد في الأشعة تحت الحمراء لبعض الروابط والسلبيات الكهربائية للذرات المعنية، ومع ذلك ، هذا ليس مفاجئا لأن ترددات التمدد هذه تعتمد جزئيا على قوة الرابطة، والتي تدخل في حساب الإلكتروني لبيت بولنج، والأكثر إقناعا هي العلاقات بين النبضة الكهربائية والتحولات الكيميائية في مطيافية الرنين المغناطيسي النووي أو التحولات الأيزوميرية في مطيافية موزباور ، ويعتمد كلا القياسين على كثافة الإلكترون في النواة ، وبالتالي فهي إشارة جيدة إلى أن المقاييس المختلفة للقدرة الكهربائية تصف فعلا “قدرة الذرة في الجزيء على جذب الإلكترونات لنفسها .

العناصر التي تشكل سندات قطبية

تتشكل الروابط التساهمية القطبية بين ذرتين غير معدنية لهما سلبيات كهربائية مختلفة عن بعضهما البعض، ونظرا لأن قيم الكهربية مختلفة قليلا، فإن زوج الإلكترون الترابط لا يتم مشاركته بالتساوي بين الذرات، على سبيل المثال عادة ما تتشكل الروابط التساهمية القطبية بين الهيدروجين وأي مواد غير معدنية أخرى، وقيمة الكهربية بين المعادن والفلزات كبيرة بحيث تشكل روابط أيونية مع بعضها البعض .

ساندرسون والمعادلة الكهربية

لاحظ ساندرسون العلاقة بين الكهربية وحجم الذرة في موليكيول، واقترح طريقة حسابية تعتمد على المعاملة المتساوية لحجم الذرة ومعرفة طول الروابط. يتيح نموذج ساندرسون تقدير طاقات الروابط في مجموعة واسعة من المركبات، وتم استخدام نموذج ساندرسون أيضا لحساب الهندسة الجزيئية وطاقة الإلكترونات وثوابت الدوران NMR والخصائص الأخرى للمركبات العضوية. يستند هذا العمل على مفهوم معادلة الكهربية، والتي تشير إلى أن الإلكترونات توزع نفسها حول الجزيء لتقليل أو تعديل الكهربية الجزيئية، وهذا السلوك مشابه لمعادلة الإمكانات الكيميائية في الديناميكا الحرارية العينية .