التفاعلات الثانوية وتحديد بنية وخصائص المادة - الجلسة 1

الاستقطاب. هو تشوه سحابة شحنة إلكترونية متماثلة من الكاتيون والأنيون. هو عملية تقسيم شيء يحتوي على آراء مختلفة إلى مجموعتين متعارضتين مختلفتين. يتم تكوين الرابطة الأيونية عن طريق اكتساب أو فقدان الإلكترونات ونتيجة لذلك تتشكل الأنيونات والكاتيونات. وبالتالي فإن الكاتيون يشوه شكل سحابة الأنيون. يُطلق على هذا التشويه لسحابة الإلكترونات المكونة من الأيون المشحون سلبًا بواسطة الأيون المشحون موجبًا اسم الاستقطاب. يشير إلى ميل المادة إلى اكتساب عزم ثنائي القطب الكهربائي في مجال كهربائي بما يتناسب مع ذلك المجال المطبق.

في البلورة الأيونية، يسحب المجال الكهربائي الموجب للكاتيون السحابة الإلكترونية للأنيون من مسافة متساوية. استقطاب الكاتيونات. تعتمد قوة الاستقطاب على قدرة الكاتيون على تشويه السحابة الإلكترونية للأنيون. تتمتع الكاتيونات ذات الأحجام الأصغر والشحنات الإيجابية العالية بقوة استقطاب عالية. القوة الاستقطابية للأنيونات. إنها خاصية الاستقطاب عن طريق تشوه الكاتيون للسحابة الإلكترونية. ترتفع قابليتها للاستقطاب مع زيادة الحجم الأنيوني والشحنة السالبة. ومن خلال هذا تنمو أيضًا الخاصية التساهمية للجزيء.

إنه مقياس لقطبية الجزيء. يتم إنتاجه عندما تتقاسم الذرات الإلكترونات بشكل غير متساوٍ في الجزيء. يتم إنتاج عزم ثنائي القطب في الجزيء عندما يحدث فصل الشحنة. يحدث فصل الشحنة عندما يكون الفرق في السالبية الكهربية بين الذرات مرتفعًا. دعونا نرى ذلك من خلال جزيء كلوريد الهيدروجين. الهيدروجين لديه شحنة موجبة والكلور لديه شحنة سالبة. لديهم فرق كبير في السالبية الكهربية. وبسبب هذا تتكون فيه ثنائيات القطب ويمكننا قياس عزم ثنائي القطب. عزم ثنائي القطب هو كمية متجهة يتم تمثيلها بـ µ.

وهو يساوي المسافة بين الشحنات مضروبة في عدد الشحنات. اتجاهها يكون دائمًا من ذرة أقل كهرسلبية إلى ذرة أكثر كهرسلبية. في الجزيئات التي تحتوي على زوج وحيد، يكون اتجاه عزم ثنائي القطب نحو الزوج الوحيد. عزم ثنائي القطب للجزيء غير القطبي يساوي صفرًا. عزم ثنائي القطب لا يساوي الصفر بالنسبة للجزيء القطبي. جزيئات غير متجانسة. عزم ثنائي القطب لثاني أكسيد الكربون يساوي صفرًا لأن تأثير قطبية الأكسجين على أحد الجانبين يتم إلغاؤه بمقدار ثانية على الأكسجين على الجانب الآخر. وهكذا يصبح غير قطبي.

الأمونيا. نحن نعلم أن الأمونيا تحتوي على زوج وحيد وثلاثة أزواج رابطة. قطبية الزوج الوحيد في اتجاه الزوج الوحيد. في هذه الأثناء، بين الهيدروجين والنيتروجين، يكون النيتروجين أكثر كهرسلبية. وبالتالي فإن اتجاه القطبية هو نحو النيتروجين. وبذلك تصبح الأمونيا جزيئًا شديد القطبية. فهو يحتوي على شحنة سلبية جزئية على النيتروجين وشحنات موجبة جزئية على ثلاث ذرات هيدروجين. رباعي كلوريد الكربون. رباعي كلوريد الكربون هو جزيء غير قطبي. يرجع ذلك إلى أن قطبية الروابط بين الكلور والكربون يتم إلغاؤها من قبل بعضها البعض.

كلوريد البريليوم. تبلغ السالبية الكهربية للبريليوم 157. الكلور لديه كهرسلبية قدرها 316. نظرًا لأن الكلور أكثر كهرسلبية، فإن اتجاه القطبية يكون نحو الكلور. إنها تحتوي على روابط قطبية ولكن الجزيء بشكل عام غير قطبي. يتم إلغاء تأثير قطبية جانب واحد من الكلور بواسطة الجانب الثاني من الكلور. لذلك فإنه لديه عزم ثنائي القطب صفر.

تفاعل الأيون ثنائي القطب. الأيونات هي ذرات أو جزيئات لها شحنة صافية. على سبيل المثال، عندما يكتسب الكلور إلكترونًا، فإنه يصبح أيون كلوريد. إنه أيون لأنه أصبح لديه الآن شحنة سالبة صافية. وبالمثل عندما يفقد الصوديوم إلكترونًا فإنه يحصل على شحنة موجبة ويصبح أيونًا. ما الفرق بين ذلك والثنائي القطب؟. في ثنائي القطب، يتم فصل الشحنة إلى أطراف مختلفة من الجزيئات مما يؤدي إلى نهاية موجبة جزئيًا ونهاية سلبية جزئيًا. الماء هو جزيء قطبي للغاية يحتوي على الأكسجين الذي يعتبر سالبًا كهربائيًا للغاية ويرتبط تساهميًا بذرتين من الهيدروجين. لذلك تقضي الإلكترونات وقتًا أطول حول الأكسجين مقارنة بالوقت الذي تقضيه حول الهيدروجين.

في تفاعل الأيونات والثنائيات القطبية، تعتبر قوى كولومب عاملًا مهمًا. سيتم جذب الجزء السالب الجزئي من ثنائي القطب إلى أيون مشحون إيجابيا. وبالمثل، في أنيون الكلوريد، سوف ينجذب الأيون السالب إلى الطرف الموجب جزئيًا للجزيء. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل كلوريد الصوديوم يذوب بسهولة في الماء. يمكن فصل هذه الأيونات ومن ثم جذبها إلى جزيئات الماء القطبية التي تحتوي على ثنائيات أقطاب جزيئية. هذه القوى المتفاعلة هي قوى كولومب، لذا فإن قوة الشحنات مهمة. تحتاج قوة ثنائي القطب الأيوني الأقوى إلى وجود شحنات أقوى على الأيونات.

ثنائي القطب-ثنائي القطب. ثنائي القطب هو جزيء له أقطاب موجبة وسالبة جزئيًا. في حمض الهيدروكلوريك، الكلور أكثر كهرسلبية. لذا فإن اتجاه ثنائي القطب الجزئي هو نحو الكلور بسبب ميلان السحابة الإلكترونية نحو ذرة الكلور. وكنتيجة لذلك، تظهر شحنة موجبة جزئية على الهيدروجين وشحنة سالبة جزئية على الكلور. دعونا نفكر في جزيئين من حمض الهيدروكلوريك بجوار بعضهما البعض. سوف يجذب القطب السالب لواحد من ذرات كلوريد الهيدروجين القطب الموجب لذرات كلوريد الهيدروجين الأخرى. تسمى هذه القوة الجاذبة المتولدة بين الجزيئين بقوة ثنائي القطب-ثنائي القطب. نحن عادة نمثل القوة ثنائية القطب ثنائية القطب بخط منقط.

في جزيء ICl، ذرة الكلور الأكثر كهرسلبية لها شحنة جزئية سلبية، واليود له شحنة جزئية موجبة. وبالتالي، ينجذب اليود الموجب الجزئي لجزيء ICl واحد نحو الكلور السالب جزئيًا لجزيء ICl آخر. الروابط التساهمية بين مركبات HCL قوية جدًا. الكلور أكثر كهرسلبية لذا فهو يحمل شحنة سالبة جزئية والهيدروجين يحمل شحنة موجبة جزئية. اتجاه ثنائي القطب هو من الكلور نحو الهيدروجين. ينجذب الطرف الموجب لجزيء واحد نحو الطرف السالب لجزيء HCL الثاني والعكس صحيح.

الرابطة الهيدروجينية. يمكن أن توجد قوة جذب تسمى الرابطة الهيدروجينية بين بعض الجزيئات. تعتبر هذه الروابط أضعف من الروابط الأيونية أو التساهمية لأنها تتطلب طاقة أقل لكسر هذا النوع من الروابط. ومع ذلك، فإن عددًا كبيرًا من هذه الروابط يمكن أن تمارس قوة كبيرة. الروابط الهيدروجينية هي نتيجة توزيع غير متساوٍ للشحنة على الجزيء. ويقال أن هذه الجزيئات قطبية.

إذا نظرنا إلى جزيء الماء، يمكننا أن نرى أن ذرة الأكسجين تتقاسم الإلكترونات مع ذرتين مختلفتين من الهيدروجين. تحتوي على إجمالي 8 إلكترونات، 4 منها مشتركة بين ذرة الأكسجين وذرتي هيدروجين. هناك أربعة إلكترونات أخرى غير مشتركة من ذرة الأكسجين. توجد هذه في غلاف التكافؤ، مقترنة في زوجين منفردين. يتنافر الزوجان الوحيدان مع بعضهما البعض، كما يتنافران أيضًا مع أزواج الروابط بين ذرات الهيدروجين وذرة الأكسجين. الأكسجين له كهرسلبية عالية وبسبب وجود زوج وحيد من الإلكترونات له شحنة سالبة جزئية.

وبالتالي، يكون جزيء الماء موجبًا جزئيًا على جانب الهيدروجين وسالبًا جزئيًا على جانب الأكسجين في الجزيء حيث توجد الأزواج المنفردة. تنجذب ذرة الهيدروجين في جزيء الماء إلى ذرة الأكسجين في جزيء الماء المجاور. هكذا تحدث الرابطة الهيدروجينية في الماء.

فلوريد الهيدروجين. يتم تصنيع فلوريد الهيدروجين عن طريق الرابطة التساهمية بين الهيدروجين والفلور. في هذه الروابط تتشارك الذرات بالإلكترونات. يحتوي الهيدروجين على إلكترون واحد بينما يحتوي الفلور على سبعة إلكترونات تكافؤ. وبالتالي، فإن الأمر يتطلب إلكترونًا واحدًا ليصبح مستقرًا. لذلك فإن ذرة الهيدروجين لها شحنة موجبة جزئية بينما ذرة الفلور لها شحنة سالبة جزئية بسبب السالبية الكهربية الأكبر. بهذه الطريقة، عندما ينجذب الهيدروجين من جزيء واحد إلى الفلور من جزيء مجاور يحدث الرابطة الهيدروجينية.