Main menu

Pages

القوى بين الجزيئية - Intermolecular forces

القوى بين الجزيئية -  Intermolecular forces




الكيمياء العضوية
القسم الأول
19- القوى بين الجزيئية -  Intermolecular forces

ما أنواع القوى التي تربط الجزيئات المعتدلة بعضها مع بعض؟ يبدو كما في القوى بين الأيونية أن هذه القوى، ذات طبيعة كهرساكنة، تشتمل على تجاذب الشحنات الموجبة والشحنات السالبة. وهناك نوعان من القوى بين الجزيئية؛ التأثرات ثنائي قطب - ثنائي قطب، وقوى فاندروالس (Van der Walls).

إن التأثرات ثنائي قطب - ثنائي قطب هي جذب النهاية الموجبة لأحد أطراف الجزيء القطبي للنهاية السالبة الجزيء قطبي أخر. في كلوريد الهيدروجين، مثلا، ينجذب الهيدروجين الموجب نسبيا في أحد الجزيئات إلى الكلور السالب نسبيا في جزيء أخر.



وكنتيجة للتأثرات ثنائي قطب - ثنائي قطب، فإن الجزيئات القطبية ترتبط ببعضها مع بعض بقوة أكبر من قوة ارتباط الجزيئات غير القطبية التي لها تقريبا ذات الوزن الجزيئي؛ ينعكس هذا الفرق في شدة القوى بين الجزيئية، على الخواص الفيزيائية للمركبات المدروسة.

هناك نوع خاص من التجاذب القوى ثنائي قطب - ثنائي قطب، هو الرابطة الهيدروجينية حيث تقوم فيها ذرة هيدروجين بدور جسر بين ذرتين كهر سلبيتين، رابطة إحداهما برابطة مشتركة، في حين تربط الأخرى بقوة كهرساكنة صرفة.

عندما يرتبط الهيدروجين مع ذرة ذات کهر سلبية عالية تتشوه السحابة الالكترونية بشدة وتنحرف باتجاه الذرة الكهر سلبية، كاشفة نواة الهيدروجين. وهكذا، تنجذب بشدة الشحنة الموجبة القوية الموجودة في نواة الهيدروجين المكشوفة إلى الشحنة السالبة التابعة للذرة الكهر سلبية في الجزيء الآخر. تبلغ شدة هذا التجاذب نحو 5 کیلو حريرة امول، وهو لهذا أصغر بكثير من شدة الترابط المشترك (البالغة نحو 50 - 100 کیلو حریرة مول). التي تربط الهيدروجين مع الذرة الكهر سلبية الأولى. ولكنها أكثر قوة من التجاذبات ثنائي قطب - ثنائي قطب الأخرى. يدل على الرابطة الهيدروجينية في الصيغة، عادة، بخط متقطع:





ولكي يكون الارتباط الهيدروجيني مهما، يجب أن تنتمي الذرتان الكهر سلبيتان كلاهما إلى المجموعة F
, 0 , N فقط. إن الهيدروجين المرتبط بواحد من هذه العناصر هو الذي يكون موجبا بشكل يكفي لحدوث التجاذب مع هذه العناصر الثلاثة التي هي سائية بشكل يكفي لحدوث ذلك التجاذب. ويعود التأثير الخاص لهذه العناصر الثلاثة إلى تركيز الشحنة السالبة على ذراتهم الصغيرة.

يجب أن توجد قوی تجاذب بين جزيئات المركبات غير القطبية، لأن مثل هذه المركبات يمكن أن تتصلب. تدعى مثل هذه التجاذبات قوي فاندر فالس (Van der Waals). لقد تصدی میكانیك الكم لدراسة هذه القوى التي يمكن توضیح نشأتها بشكل تقريبي كما يلي: يكون التوزع الوسطي للشحنة حول، لنقل، جزيء الميتان متناظرة، بحيث لاينشأ عزم ثنائي قطب اجمالي. ولكن الالكترونات تتحول بحيث يكون من المحتمل أن يتشوه التوزع في أي لحظة، وبالتالي ينشأ ثنائي قطب صغير. يؤثر مثل ثنائي القطب اللحظي هذا، في التوزع الالكتروني لجزيء میئان آخر مجاور. إذ تميل الجهة السالبة لثنائي القطب إلى دفع الالكترونات، في حين تميل الجهة الموجبة إلى جذب الالكترونات ؛ وهكذا يولد ثنائي القطب الناشيء، ثنائي قطب آخر معاكس في الاتجاه الأول في جزيء مجاور.




وعلى الرغم من ثنائيات القطب اللحظية وثنائيات القطب المحرضة تتغير باستمرار إلا أن النتيجة النهائية تظهر على شكل الجزيئين. إن لقوى فان دير فالس هذه مجالا قصيرا جدا، فهي لا تؤثر إلا في قطع الجزيئات المختلفة التي تكون على تماس وثيق أي بين سطوح الجزيئات. وكما سنرى (الفقرة 12. 3 فإن العلاقة بين شدة قوى فان دير فالس وسطوح الجزيئات، ستساعدنا على فهم تأثير الحجم الجزيئي والشكل الجزيئي على الخواص الفيزيائية.

أما بالنسبة للذرات الأخرى غير المرتبطة - سواء كانت في جزيء آخر أم في جزء آخر من نفس الجزيء - فإن كل ذرة تملك حجما مؤثرا يدعی نصف قطر فان دير فالس، فعندما تقترب ڈرتان غير مرتبطتين يزداد التجاذب بينهما باستمرار إلى أن يبلغ قيمة عظمى عندما تكونان على وشك التلامس أي عندما تصبح المسافة بين تواتيهما مساوية إلى حاصل جمع نصف قطري فان دير فالس لهما، إذا ما أرغمت الذرتان على التقارب أكثر من ذلك، فإن تجاذب فان دير فالس يتحول بسرعة إلى تدافع فان دير فالس. وهكذا، فإن الذرات غير المترابطة ترحب بالتلامس فيما بينها لكنها تقاوم الازدحام بشدة.




Organic Chemistry 
Robert T. Morrison 
Robert N. Boyd
Translation copyright © 2000 by Arab Centre for Arabization, Translation, Authorship & Publication (ACATAP, branch of ALECSO).
Original English language title: Organic Chemistry, 6th edition by Robert T. Morrison and Robert N. Boyd. Copyright © 1992. All Rights Reserved. Published by arrangement with the Original publisher, Prentice Hall Inc, A Pearson Education Company.




Comments

contents title