يوجد الكثير من أنواع الروابط التي تتحد بها الذرات مع بعضها البعض وتكون مركب ما ونحن في الفقرات التالية سوف نسلط الضوء على أحد هذه الأنواع وهي الرابطة التساهمية، ونتناول بشيء من التفصيل مفهومها وأنواعها وكيفية حدوثها والفروقات الواضحة بينها وبين أنواع الروابط الأخرى.
تتكون الروابط التساهمية عندما
نجد أن الروابط التساهمية تتكون بالفعل عندما تتشارك ذرتان لا فلزيتان زوجاً أو أكثر من الإلكترونات.
تعريف الرابطة التساهمية
تعد الرابطة التساهمية هي واحدة من الروابط الكيميائية وتتميز بأنها أقوى الروابط التي تربط بين الذرات وبعضها البعض، وتربط بين ذرتين أو أكثر من خلال المشاركة بزوج أو أكثر من الإلكترونات لوصول إلى حالة التوازن والاستقرار الكيميائي، وهذا الترابط ينشأ من خلال الجذب الإلكتروستاتيكي وتتشكل الرابطة التساهمية عندما تكون الطاقة الإجمالية للذرات المترابطة أقل من الطاقة الموجودة في الذرات المتفرقة.
ما هي انواع الروابط التساهمية؟
أنواع الروابط التساهمية من حيث العدد
عدد أزواج الإلكترونات المشتركة بين ذرتين يعمل على تحديد نوع الرابطة التساهمية التي تتكون بينهما ومنها ما يأتي:
- الرابطة الأحادية: وهي الرابطة التي تشارك فيها كل ذرة بزوج واحد فقط من إلكترونات المدار الخارجي أو إلكترونات تكافؤ الذرة، ومن أهم الأمثلة على تلك الرابطة هو الرابطة الأحادية بين ذرات الهيدروجين وتمثل كالتالي H-H وهو نوع ضعيف من الروابط وكثافته صغيرة ولكنه الأكثر استقراراً.
- الرابطة الثنائية: تعرف بأنها الرابطة التي تشترك فيها كل ذرة بزوجين من إلكترونات التكافؤ أي أربعة إلكترونات، ومثال على ذلك هو الرابطة التي تنشا بين ذرات ثاني أكسيد الكربون وتمثل كالتالي O=C=O، وهذا النوع من الروابط أقوى من الرابطة الأحادية ولكنه أقل استقراراً.
- الرابطة الثلاثية: هي الرابطة التي تقوم كل ذرة فيها بمشاركة ثلاثة ازواج من إلكترونات التكافؤ أي ستة إلكترونات، ومن أمثلتها الرابطة الثلاثية بين ذرات غاز النيتروجين ومن الممكن تمثيلها كالآتي N≡N، وهذا النوع هو الأقوى في أنواع الروابط التساهمية.
أنواع الروابط التساهمية من حيث قطبية الرابطة
- روابط تساهمية قطبية: تنشأ تلك الرابطة إذا كانت الإلكترونات المشتركة بين الذرات غير مشتركة بالتساوي أي يكون لكل ذرة كهرومغناطيسية تختلف عن الأخرى، وبالتالي نجد أن الذرات صاحبة الطاقة الكهروسالبية أعلى في قوة جذب الإلكترونات وسوف تكون الإلكترونات المشتركة أقرب إلى الذرة ذات القدرة الكهربية الأعلى، وهذا ما يجعلها تشترك بطريقة غير متساوية مثل جزيء الماء.
- روابط تساهمية غير قطبية: وتنتج هذه الرابطة حينما تشارك الذرات إلكتروناتها بشكل متساوي أي يكون لكل الذرات نفس المقدار من الطاقة الكهروسالبية لأنها تحمل نفس نوع العنصر، ونجد أنه في تلك الحالة الكهروسالبية سوف تقوم بإلغاء بعضها وهذا ما يجعل الذرات تشترك بالتساوي وتحدث تلك الرابطة في العادة بين جزيئات الغاز مثل ذرة غاز الهيدروجين.
ما الفرق بين الرابطة الايونية والتساهمية؟
الرابطة الأيونية
تتكون الرابطة الأيونية من خلال فقد الذرة لإلكترونات وكسب الذرة الأخرى تلك الإلكترونات المفقودة من أجل الوصول إلى حالة الاستقرار في مدارها الأخير لكي تتشبه لغازات النبيلة.
وهذا بالطبع يعني أن الذرة التي فقدت الإلكترونات أصبح تمتلك عدد بروتونات أعلى من عدد الإلكترونات وبهذا اكتسبت شحنة موجبة، وتعرف تلك الذرات بأنها فلزات بينما الذرات التي اكتسبت الإلكترونات المفقودة تصبح شحنتها السالبة أكبر من شحنتها الموجبة ويطلق عليها اسم اللافلزات.
من أمثلة الرابطة الأيونية هو ملح الطعام أو ما يعرف باسم كلوريد الصوديوم حيث تحتوي ذرة الصوديوم على 11 بروتون و11 إلكترون وبالتالي يكون في مدارها الأخير إلكترون واحد فقط تحتاج إلى أن تتخلص منه لكي تصل إلى حالة الاستقرار، بينما الكلور يحتوي على 17 إلكترون و 17 بروتون أي أنه في حاجة إلى إلكترون واحد من أجل الوصول إلى حالة الاستقرار وبالتالي تتفاعل الذرتان مع بعضهما البعض وينتج من ذلك فقد إلكترون من الصوديوم ويصبح موجب الشحنة واكتساب الكلور إلكترون ويصبح سالب الشحنة.
تتميز الرابطة الأيونية بأنها متعادلة كهربائياً وقوية، ولا يوجد لها شكل محدد وتوجد في الطبيعة بشكل أقل من الرابطة التساهمية وتتميز بأن لها درجة انصهار عالية ودرجة غليان عالية وتكون المادة في الحالة الصلبة في درجة حرارة الغرفة.
الرابطة التساهمية
تتكون الرابطة التساهمية من خلال مشاركة الذرات للإلكترونات المتواجدة في مدارها الأخير حتى تصل إلى حالة من الاستقرار، ويحدث هذا الأمر بين العناصر القريبة من بعضها البعض في الجدول الدوري والتي تتشابه في تقارب الإلكترونات، وذلك لأن هذا النوع من الذرات ليس لدى أي منها ميل أو اتجاه للتبرع بالإلكترونات يقوم بشكل رئيسي بين اللافلزات وبعضها.
من أهم الأمثلة التي توضح الرابطة التساهمية هو الكربون حيث يحتوي على 4 إلكترونات في مداره الأخير وبذلك لا تتكون فيه رابطة أيونية بل تساهمية لأنه يحتاج إلى أربع إلكترونات أخرى، لذا لا يميل للفقد أو الاكتساب وإنما المشاركة سواء كانت تلك الرابطة أحادية أو مزدوجة أو ثلاثية طبقاً لعدد أزواج الإلكترونات التي تدخل في هذا التفاعل.
في الرابطة التساهمية تكون الذرات حاملة لشحنة وهذه الرابطة أقل في القوة من الرابطة الأيونية، وتتميز بأن لها شكل محدد وتتواجد في الطبيعة بشكل كبير حيث أن جزيئات الكائنات الحية ترتبط ارتباط تساهمي، درجة الانصهار والغليان فيها قليلة وتوجد المادة في حالة سائلة أو غازية في درجة حرارة الغرفة.
أمثلة على الرابطة التساهمية الثنائية
جزيء الكربون : تقوم كل ذرة بالمساهمة بزوجين من الإلكترونات من أجل أن تصل إلى التركيب المستقر، ونرى ذلك أيضاً في الترابط في غاز الإيثلين، ثاني أكسيد الكربون.
متى تحدث الرابطة التساهمية؟
في الغالب تحدث الرابطة التساهمية بين الذرات التي لها سالبية كهربية عالية حيث أنها تحتاج إلى طاقة ضخمة من أجل تحريك إلكترون من الذرة وهي أكثر شيوعاً بين اللافلزات.
تنص قاعدة الثمانيات على أن الذرات في العادة تنقل أو تشارك الإلكترونات لأن هذا يساعدها في الحصول على ثمانية إلكترونات تكافؤ وتوزيع إلكتروني مماثل للتوزيع الإلكتروني لغاز نبيل.
الشروط اللازمة لحدوث الرابطة التساهمية
- أن تكون كل ذرة من الذرات المترابطة تحتوي على 5 إلكترونات في مدار التكافؤ على الأقل ومن الممكن أن يكون 6 أو 7 إلكترونات أيضاً، وبالتالي تحتاج الذرات إما إلى مشاركة 3 إلكترونات أو إلكترونين أو إلكترون واحد من أجل الوصول إلى 8 إلكترونات حيث يكتمل مدار التكافؤ الخارجي وتستقر.
- من الضروري أن يكون فرق الكهروسالبية بين الذرات قليل جداً بحيث لا يكفي إلى انتقال إلكترونات، وتكوين أيونات فيتم تشكيل رابطة تساهمية عن طريق مشاركة الإلكترونات فتصبح الذرات أكثر ميلاً لمشاركة الإلكترونات من الفقد والاكتساب.
- كل نواة تعمل على جذب الإلكترونات المشتركة بنفس المقدار ولو لا هذا الأمر لما نتج استقرار وتوازن بين الذرات التي تتشارك في الإلكترونات.
ما هي اقوى الروابط التساهمية؟
الرابطة الثلاثية تكون الأقوى والأقصر طولاً من الثنائية والثنائية الأقوى والأقصر طولاً من الأحادية، ويحدث امتصاص للطاقة عندما تتفكك الروابط بين ذرات الجزيئات وتنبعث الطاقة حينما تتكون الرابطة.
خصائص الرابطة التساهمية
- من أهم خصائص الرابطة التساهمية أنها تكون عند درجات حرارة منخفضة وذلك نتيجة ضعف قوى الجذب وإمكانية التغلب من غير الحاجة إلى طاقة كبيرة، ولذا يلاحظ بأن معظم المركبات التي ترتبط بهذه الرابطة تكون في الحالة السائلة وربما الغازية عند درجة حرارة الغرفة.
- نرى أنه من السهل أن تتعرض الجزيئات الصلبة التي ترتبط بالروابط التساهمية للكسر وهذا ناتج عن ضعف الرابطة التساهمية ومرونتها وهشاشتها.
- يعرف عن المواد التي ترتبط بالرابطة التساهمية أنها موصلات سيئة للكهرباء والحرارة على عكس المركبات الأيونية والمعادن فإن الجزيئات في هذا النوع لا تعمل على إيصال الكهرباء أو الحرارة بكفاءة.
- المحتوى الحراري اللازم من أجل التبخر أو الذوبان منخفض ويعبر ذلك المحتوى عن كمية الطاقة التي نحتاجها لتبخير مول واحد من المادة السائلة أو إذابة مول واحد من المادة في الحالة الصلبة، بشرط ثبات الضغط ويكون ذلك المحتوى قليل في الرابطة التساهمية.
- تكون فيها المركبات قابلة للاشتعال حيث أن العديد من المركبات تتكون من الهيدروجين والكربون وهي مركبات عضوية وذلك بسبب التشابه الكبير بينهم في الكهروسالبية، وهذه المكونات هي ما تجعل المركبات قابلة للاشتعال عندما تتفاعل مع الأكسجين وتحترق.
