أنواع الروابط الكيميائية
تسعى الذرات إلى إنشاء روابط كيميائية مع ذرات أخرى لتحقيق حالة الاستقرار. تختلف حاجة الذرات لهذه الروابط؛ حيث يمكن لبعضها أن تحتاج إلى اكتساب أو فقدان أو مشاركة الإلكترونات بهدف الحصول على غلاف تكافؤ يحتوي على 8 إلكترونات. تشمل أنواع الروابط الكيميائية ما يلي:
الروابط الأيونية
تتشكل الروابط الأيونية بين العناصر ذات الشحنات المعاكسة. تُعتبر الأيونات الناتجة عن فقدان ذرة لإلكترون أو اكتسابه أكثر استقرارًا. الأيونات الموجبة، الناتجة عن فقدان الإلكترونات، تُعرف باسم الكاتيونات، في حين تُعرف الأيونات السالبة، الناتجة عن اكتساب الإلكترونات، بالأنيونات.
نقل الإلكترون
تشير حركة الإلكترون إلى نقل الإلكترونات بين الذرات. على سبيل المثال، يحتوي عنصر الصوديوم (Na) على إلكترون واحد في غلافه الخارجي، مما يجعله ميالًا لفقد هذا الإلكترون بدلاً من اكتساب 7 إلكترونات أخرى. عند فقدانه للإلكترون، يحصل على شحنة موجبة (+1) ويُسمى أيون الصوديوم. من ناحية أخرى، يتمتع عنصر الكلور (Cl) بـ 7 إلكترونات في غلافه الخارجي، مما يجعله يميل إلى اكتساب إلكترون واحد، مما يمنحه شحنة سالبة (-1) ويُطلق عليه أيون الكلوريد.
مثال على الروابط الأيونية
تتكون الرابطة بين أيونات الصوديوم الموجبة وأيونات الكلوريد السالبة من خلال فقدان الصوديوم إلكترون واحد وتقديمه للكلور، مما يؤدي إلى تكوين كلوريد الصوديوم، المعروف أيضاً بملح الطعام.
الروابط التساهمية
تُعتبر الروابط التساهمية من أقوى وأشهر الروابط الكيميائية، وتتشكل عندما يتشارك عنصران بإلكترون واحد. تتواجد هذه الروابط بين العناصر داخل خلايا جسم الإنسان، وعمومًا تمتاز بقوتها مقارنة بالروابط الأيونية، إذ لا تتفكك تلك الروابط في الماء.
مثال على الروابط التساهمية
يعتبر الرابط بين ذرات الهيدروجين والأكسجين المثال الأكثر شهرة للروابط التساهمية. يرتبط الهيدروجين بالأكسجين لتشكيل جزيء الماء عن طريق مشاركة إلكترون واحد لتلبية حاجة ذرة الأكسجين لإلكترونين. وبالتالي، يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين واحدة وذرتين من الهيدروجين. هناك نوعان من الروابط التساهمية: القطبية وغير القطبية، وفيما يلي شرح لكل منهما:
الروابط التساهمية القطبية
تُعرف الروابط التساهمية القطبية بأنها تلك التي يتم فيها تقاسم الإلكترونات بشكل غير متساوي، نتيجة انجذاب الإلكترونات نحو نواة أحد الذرات، وهذه الظاهرة تعرف بالسالبية الكهربية. تميل الذرات ذات السالبية الكهربية العالية إلى جذب الإلكترونات، مما يؤدي إلى ظهور شحنة جزئية سواء كانت سالبة أو إيجابية، وتعرف هذه الحالة باسم ثنائي القطب. يُعتبر جزيء الماء نموذجًا جيدًا لهذا النوع من الروابط، حيث أن الأكسجين يتمتع بسالبية كهربية أعلى من الهيدروجين، مما يجعل الإلكترونات تتركز بالقرب من نواة الأكسجين.
الروابط التساهمية غير القطبية
تتشكل الروابط التساهمية غير القطبية بين ذرتين من نفس العنصر أو بين عناصر مختلفة تحمل سالبية كهربية متساوية تقريبًا. على سبيل المثال، يُعتبر غاز الميثان غير قطبي، بسبب تساوي السالبية الكهربية بين الكربون والهيدروجين، مما يؤدي إلى تكوين روابط تساهمية غير قطبية بينهما.
الروابط الهيدروجينية
تتكون الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء عندما تنجذب ذرة الهيدروجين إلى ذرة الأكسجين في جزيء مجاور، مما يؤدي إلى تلاحم جزئين من الماء. ورغم أن هذه الروابط ضعيفة، إلا أنها كافية لتكوين الماء، وتتميز بعدة خصائص مثل التوتر السطحي العالي، والحرارة النوعية، وحرارة التبخر، وتلعب دورًا محوريًا في تحديد وتضاعف جزيئات الحمض النووي.
قوى فان دير فالس
تُعتبر قوى فان دير فالس من الروابط الضعيفة مثل الروابط الهيدروجينية. تتشكل بين الذرات القطبية التي ترتبط تساهميًا عبر جزيئات مختلفة، وذلك بسبب الشحنات الجزيئية المؤقتة الناتجة عن حركة الإلكترونات حول النواة. تزداد قوة الترابط بين الجزيئات عند تقارب المسافات بينها، ولا تعتمد هذه القوى على درجات الحرارة. عادةً ما تتميز المواد الصلبة المرتبطة بقوى فان دير فالس بدرجات غليان منخفضة، بينما تتميز المواد الصلبة المرتبطة بروابط تساهمية أو أيونية بدرجات غليان مرتفعة.
أمثلة على قوى فان دير فالس
تُعتبر القوى التي تربط جزيئات البروتين من بين أبرز الأمثلة على قوى فان دير فالس، حيث تساعد في ربط جزيئات البروتين مع جزيئات أخرى في المحلول أو على أسطح الخلايا.
