تصنيف الروابط بين الذرية

الروابط الأولية:
o روابط قوية ذات طبيعة كيميائية.
o تنشأ عن الانتقال أو المشاركة بالالكترونات بين الذرات.
o نشوء قوى الجذب الكهربائية بين الذرات ذات الشحن الكهربائية المختلفة.
o تتضمن الروابط الشاردية والتكافؤية والمعدنية.
· الروابط الثانوية:
o قوى تجاذب ذات طبيعة فيزيائية.
أولا ً: الروابط الشاردية Ionic Bonds:
المنشأ:
· تقديم إلكترون من قبل ذرة وقبوله من قبل ذرة أخرى.

السبب:
· البحث عن حالة أكثر استقرارا ً.

الطاقة:
· عندما يكون للمدار الخارجي للذرة كامل الالكترونات فإنها تملك مستوى أقل من الطاقة- حالة إشباع.

الكيفية: مثال:
· عنصر الصوديوم:
o يمتلك إلكترون تكافؤي وحيد في المدار الخارجي يمكن تقديمه أو التخلي عنه.
o تقديم الإلكترون التكافؤي:
§ يجعل المدار الداخلي التالي هو المدار الخارجي- مشبع
§ تحول الذرة إلى شاردة إيجابية واحدة.
· عنصر الكلور:
o يحتاج إلى إلكترون إضافي وحيد ليحصل على مدار خارجي مشبع.
o تحول الذرة إلى شاردة سلبية واحدة.

R ارتباط ذرة الصوديوم إلى الكلور:
v إشباع المدار الخارجي لكل منهما.
v نشوء شوارد بشحنات كهربائية متعاكسة- التجاذب.
v تجاذب الشوارد- نشوء الرابطة بين الذرية الشاردية.
R طبيعة كيميائية بسيطة.

ثانيا ً: الروابط التكافؤية Covalent Bonds:
المنشأ:
· تشارك ذرتين لزوج من الالكترونات .
o إشباع المدارات الخارجية لكلتا لذرتين.
o انخفاض الطاقة.

الكيفية:
· لكل إلكترون فراغ فيزيائي (المدار) يحيط بالنواة عندما لا يشترك في رابطة بين ذرية.
· عند تشارك ذرتين بأحد الالكترونات فإن ذلك يؤدي إلى تغير شكل المدار.
· عند تشارك ذرتين بزوج من الالكترونات:
o سيحيط المدار بكلتا لذرتين- تمضي الالكترونات وقتا ً معينا ً في الفراغ الفيزيائي بين الذرتين.
o تشكل شحنة سلبية نسبية بسبب وجود زوج الالكترونات بين الذرتين.
o الشحنة السلبية النسبية المتشكلة سوف تنجذب للنويات الإيجابية لكلتا الذرتين مشكلة الرابطة التكافؤية.

الصفات:
· رابطة قوية وموجهة.

الأمثلة:
· الألماس: كل ذرة كربون ترتبط مع أربع ذرات كربون أخرى بروابط تكافؤية.
· البوليمير: سلسلة طويلة من ذرات الكربون المرتبطة مع بعضها برابطة تكافؤية، ترتبط هذه السلسلة فيما بعد بسلاسل أخرى.
· DNA.
· البروتينات.



ثالثا ً: الروابط المعدنية:
· خصائص المعادن:
o كثيفة ثقيلة.
o ناقلة جيدة للكهرباء والحرارة.
o باردة بدرجة حرارة الغرفة.
o يمكن تشكيلها بأشكال مختلفة.
· تنشأ خصائص المعادن عن الرابطة المعدنية.

صفات الرابطة المعدنية:
1. مشابهة للرابطة التكافؤية فيما يتعلق بالالكترونات التكافؤية المشتركة بين الذرات.

2. مختلفة بكون الالكترونات ليست مشتركة بين ذرتين فقط وإنما مشتركة بين جميع الذرات المشكلة لهذا الغرض المعدني.

3. يمكن تشبيه المعادن بنوى إيجابية ضمن حقل من الالكترونات التكافؤية المتحركة سلبية الشحنة.

4. تسبب الشحنات الكهربائية المتعاكسة (الإيجابية- السلبية) انجذاب الالكترونات إلى النوى الإيجابية.

5. تتنافر النوى الإيجابية فيما بينها وتتنافر الالكترونات السالبة فيما بينها.
6. الانجذاب أكبر من التنافر كون الالكترونات أقرب إلى النوى الإيجابية من النوى الإيجابية فيما بينها.

7. نشوء رابطة أولية ضعيفة في جميع الاتجاهات.


8. العدد الهائل من هذه الروابط الضعيفة سيولد قوة المادة المعدنية.

9. الطبيعة غير الموجهة لهذه الروابط لها تأثير هام على خصائص واستخدامات المعادن.

النشوء:
· يؤدي الانتشار غير المتساوي للالكترونات حول النواة إلى نشوء حالة من الاستقطاب أو الشحن النسبي:
o مؤقت أو دائم.
o ضعيف جدا ً أو قوي بعض الشيء.
· الطبيعة: فيزيائية.
· دورهام في تحديد خصائص البوليميرات- كيفية تفاعل وترابط سلاسل البوليميرات.
· التصنيف:
o استقطاب دائم.
o روابط هيدروجينية.
o استقطاب متقلب.


أولا ً: الاستقطاب الدائم:
· يتعلق بنموذج الذرات المرتبطة تكافؤيا ً.
· ينشأ عن تقاسم غير متساو بين الذرات للالكترونات التكافؤية/ التساهمية.
o بعض الذرات تجذب الالكترونات المشتركة بشكل أقوى إليها من نظرائها.
o النتيجة:
§ انتشار غير متساو لزوج الالكترونات حول الذرات المشكلة للروابط التكافؤية.
§ إحدى الذرات ستصبح إيجابية الشحنة نسبيا ً والأخرى سلبية الشحنة نسبيا ً مما يولد حالة الاستقطاب الدائم.
§ الجزيئات ذات الشحنات المتعاكسة ستتجاذب مولدة رابطة ضعيفة لكنها مؤثرة على سلوك المادة.
§ مثال: جزيء الماء.



قوى فاندرفالس VAN DER WAALS Forces:
البنية الالكترونية لجزيء الماء:
· تشارك ذرتي هيدروجين بإلكترون تكافؤ مع ذرة الأكسجين (رابطة أولية).
· تتشكل حالة الاستقطاب بسبب كون (ثانوية):
o الكثافة الالكترونية حول نواة الأكسجين أكبر منها حول نواة الهيدروجين.
o الأجزاء الهيدروجينية من الجزيء تصبح موجبة.
o الجزء الأكسجيني سالب.
· تتولد قوى فاندرفالس بسبب قوى تجاذب (ثانوية):
o نواة الهيدروجين المكشوفة.
o ذرة الأكسجين السالبة ذات النواة المحمية من قبل الالكترونات غير التساهمية.
o تدعى هذه البنية الجسر الهيدروجيني.
o تتشكل عند امتصاص ماء نسج السن من قبل المواد المرممة مثل الراتنجات المركبة.

ثانيا ً: روابط هيدروجينية:
· حالة خاصة من الاستقطاب الدائم.
· تنشأ عن سحب الالكترون الوحيد من حول نواة ذرة الهيدروجين من قبل ذرة الأوكسجين.
· تصبح نواة ذرة الهيدروجين غير مستقرة وميالة للتفاعل أكثر من نوى العناصر ذات الالكترونات المتعددة أو الخاضعة لنفس الظروف.
· نشوء الرابطة الهيدروجينية وهي حالة استقطاب قوية (رابطة بين الجزيئات أكثر قوة من بقية الروابط الثانوية).
· الرابطة الهيدروجينية ذات أهمية خاصة في البوليميرات الحيوية.
o البروتينات: تتحكم الرابطة الهيدروجينية بالتركيب الفراغي (الثالثي) للبروتينات من خلال ضبط كيفية دوران والتفاف السلاسل الببتيدية على نفسها.
o جزيئات الدنا (DNA): تقوم الرابطة الهيدروجينية بربط النوكليوتيدات المتوافقة بروابط معترضة بين كل ذراع DNA.
§ § سيتوزين- غوانين CG (3).


تيمين- أدنين TA (2).
ثالثا ً: استقطاب متقلب:
· الغازات النادرة مثل الهيليوم والنتروجين.-
o ذات رابطة بين ذرية ضعيفة أي: ذات انتشار متناظر أو متماثل أو متساو للشحنات وبالتالي لا تمتلك حالة الاستقطاب.
o عند التبريد لدرجة حرارة باردة جدا ً فإنها تتحول إلى سائل عندها:
§ تنشأ رابطة ضعيفة ناجمة عن انتشار غير منتظم ومتقطع للالكترونات حول الذرات والجزيئات تدعى الاستقطاب المتقلب.
§ يدوم الانتشار غير المنتظم لفترة قصيرة جدا ً متغيرا ً بشكل مستمر مولدا ً شحنات إيجابية وسلبية وبالتالي قوى جذب ضعيفة بين هذه الذرات أو الجزيئات.

خصائص الروابط الثانوية:
· تنشأ عن الانتشار غير المنتظم للالكترونات حول الذرات أو الجزيئات.
· كلما ازداد مقدار الانتشار غير المنتظم ازدادت قوة الشحنات وبالتالي ازدادت قوة الجذب وتعاظمت الرابطة.
· الروابط الثانوية للمادة تصبح أعظم شأنا ً عندما تشترك مع الرابطة التكافؤية كما هو الحال في البوليميرات.