الرابطة التساهمية

4-1

الرابطة التساهمية

The Covalent Bond

الأهداف

• تطبيق القاعدة الثمانية على الذرات التي تكوّن روابط تساهمية.
• تصف كيفية تكوّن الرابطة التساهمية الأحادية، والثنائية، والثلاثية.
• تقارن بين روابط سيجما وروابط باي.
• تربط بين قوة الرابطة التساهمية وطولها وطاقة تفككها.

مراجعة المفردات

الرابطة الكيميائية: القوة التي تربط ذرتين معًا.

المفردات الجديدة

• الرابطة التساهمية
• الجزيء
• تركيب لويس
• رابطة سيجما σ
• رابطة باي π
• تفاعل ماص للطاقة
• تفاعل طارد للطاقة

الفكرة الرئيسية

تستقر ذرات بعض العناصر عندما تتشارك في إلكترونات تكافؤها لتكوين رابطة تساهمية.

الربط مع الحياة

لعلّك أردت يومًا أن تشتري كرة تلعب بها أنت وأصدقاؤك، إلا أن المبلغ الذي معك لا يكفي لشرائها، وعندما تشارك أحد أصدقائك بالمبلغ المتبقي لشراء الكرة، فإن هذا يشبه تشارك الذرات بالإلكترونات لتكوين مركبات تساهمية.

---

ما الرابطة التساهمية؟

What is a covalent bond?

تشارك بعض الذرات بالإلكترونات ليستقر توزيعها الإلكتروني. كيف يحدث ذلك؟ وهل هناك طرائق مختلفة تتم للمشاركة بالإلكترونات؟ وكيف تختلف خواص هذه المركبات عن المركبات التي تتكون من الأيونات؟

الإلكترونات المشتركة

تتشارك الذرات في المركبات غير الأيونية في الإلكترونات، كما في جزيئات قطرات الماء في الشكل 4-1.

وتسمى الرابطة الكيميائية التي تنتج عن مشاركة كلٍّ من الذرتين الداخلتين في تكوين الرابطة بزوج إلكتروني واحد أو أكثر من الأزواج الإلكترونية الرابطة التساهمية.

ويتكون الجزيء عندما ترتبط ذرتان أو أكثر برابطة تساهمية. وتعد الإلكترونات المشتركة في تكوين الرابطة جزءًا من إلكترونات مستوى الطاقة الخارجي لكلتا الذرتين المشاركتين.

وتتكون عادة الروابط التساهمية بين ذرات اللافلزات المتجاورة في الجدول الدوري.

تكوين الروابط التساهمية

تتكون الجزيئات الثنائية الذرات، ومنها الهيدروجين H₂، والنيتروجين N₂، والأكسجين O₂، والفلور F₂، والكلور Cl₂، والبروم Br₂، واليود I₂ عندما تتشارك ذرتان من نفس العنصر في إلكترونات التكافؤ.

حيث إن الجزيء المكوّن من ذرتين أكثر استقرارًا من الذرة في حالتها المنفردة.

الشكل 4-1

الصورة التابعة: صفحة118_الشكل_4_1_قطرات_الماء_وروابطها_التساهمية.png

تتكون كل قطرة ماء من جزيئات يحتوي كل منها على ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، وترتبط فيما بينها برابطة تساهمية.

وتتشكل القطرة حسب القوى بين الجزيئية.

---

الشكل 4-2

الصورة التابعة: صفحة119_الشكل_4_2_قوى_التجاذب_والتنافر_بين_ذرتي_الفلور.png

تبين الأسهم في الأشكال أعلاه محصلة قوى التجاذب والتنافر بين ذرتي فلور عندما تقترب إحداهما من الأخرى.

إن محصلة القوى بين البروتونات مع محصلة قوى التنافر بين الإلكترون والإلكترون، والتنافر بين نواة ونواة، والتجاذب بين نواة وإلكترون، وتكون الرابطة التساهمية عندما تكون محصلة قوى التجاذب أعلى ما يمكن.

---

وباستخدام الفلور نجد أن له التوزيع الإلكتروني:

1s² 2s² 2p⁵

حيث لكل ذرة فلور سبعة إلكترونات تكافؤ، وتحتاج إلى إلكترون واحد لتصل إلى الحالة الثمانية.

وعندما تقترب ذرتا فلور، تحت تأثير العديد من القوى، كما في الشكل 4-2، تتولد قوى تنافر بين الذرات، إحداها بين الإلكترونات الخارجية، والأخرى بين بروتونات الذرتين أيضًا.

كما تنشأ أيضًا قوة تجاذب بين بروتونات إحدى الذرتين وإلكترونات الذرة الأخرى.

وكلما اقتربت ذرتا الفلور بعضهما من بعض، زادت قوى التجاذب بين بروتونات إحداهما مع إلكترونات الأخرى إلى أن تصل إلى نقطة تكون عندها محصلة قوى التجاذب أكبر من محصلة قوى التنافر، وعندئذ ترتبط الذرتان برابطة تساهمية، ويتكون الجزيء.

أما إذا اقتربت الذرتان إحداهما من الأخرى أكثر من ذلك فسوف تتغلب قوى التنافر على قوى التجاذب.

يحدث الترتيب الأكثر استقرارًا والأمثل للذرات في الرابطة التساهمية عند أفضل مسافة بين نواتي الذرتين، حيث تصبح محصلة قوى التجاذب عند هذه النقطة أكبر من محصلة قوى التنافر.

وجود الفلور يعمل جزيء ثنائي الذرات؛ لأن مشاركة زوج من الإلكترونات يعطي كل ذرة فلور التوزيع الإلكتروني المشابه للتوزيع الخاص بالغاز النبيل.

ويوضح الشكل 4-3 أن لكل ذرة فلور في جزيء الفلور زوجًا واحدًا من الإلكترونات المشتركة، وثلاثة أزواج من الإلكترونات غير المترابطة التي لا تشارك في تكوين الرابطة.

الشكل 4-3

الصورة التابعة: صفحة119_الشكل_4_3_تكوين_الرابطة_التساهمية_في_جزيء_الفلور.png

تتشارك ذرتا فلور في زوج من الإلكترونات لتكونا رابطة تساهمية.

لاحظ أن زوج الإلكترونات المشتركة قد جعل لكل ذرة في الفلور ثمانية إلكترونات.

---

تجربة

مقارنة درجات الانصهار

الصورة التابعة: صفحة120_تجربة_مقارنة_درجات_الانصهار.png

سؤال التجربة

كيف يمكن تحديد العلاقة بين نوع الرابطة ودرجة الانصهار؟

تعتمد خواص المركب على نوع الرابطة، إذا كانت أيونية أو تساهمية.

خطوات العمل

• اقرأ تعليمات السلامة في المختبر.
• صمم جدولًا لتسجيل بيانات التجربة.
• اعمل ثلاثة قنوات مستوية ووسميها A و B و C في قاع طبق من الألومنيوم مستعينًا بقلم مناسب.
• ضع الطبق على السخان الكهربائي.

تحذير: تعامل بحذر عند تسخين الوعاء.

• احصل من معلمك على عينات من كل من بلورات السكر C₁₂H₂₂O₁₁، وبلورات الملح NaCl، وشمع البارافين C₂₃H₄₈، وضعها في القنوات على الترتيب.
• توقع الترتيب الذي ستنصهر به المركبات عند تسخينها.
• أدر مفتاح التسخين عند أعلى درجة حرارة واطلب إلى أحد الزملاء البدء في قياس زمن التسخين مستخدمًا ساعة إيقاف.
• راقب المركبات في أثناء فترة التسخين، وسجل أيها ينصهر أولًا، ووفق أي ترتيب.
• أغلق جهاز التسخين بعد انقضاء 5 دقائق، وارفع الطبق بالملقط أو القفازات الخاصة بذلك.
• دع الطبق حتى يبرد، ثم تخلص منه بالطريقة الصحيحة.

تحليل النتائج

• اذكر أي المركبات انصهر أولًا؟ وأيها لم ينصهر؟
• طبق استنادًا إلى النتائج والمشاهدات، صف درجة انصهار كل مادة صلبة باستخدام أحد الخواص الآتية: منخفضة، متوسطة، مرتفعة.
• استنتج أي المركبات يحتوي على روابط أيونية، وأيها يحتوي على روابط تساهمية؟
• لخص كيف يؤثر نوع الرابطة في درجة انصهار المركبات؟

---

الروابط التساهمية الأحادية

Single Covalent Bonds

عندما يشترك زوج واحد من الإلكترونات في تكوين رابطة، كما في جزيء الهيدروجين، تعرف هذه الرابطة باسم الرابطة التساهمية الأحادية.

وعندما يشارك الإلكترون المفرد في ذرة الهيدروجين الإلكترون المفرد في ذرة هيدروجين أخرى ليكون زوج الإلكترونات الرابطة.

وكما في جزيء الهيدروجين المبين في الشكل 4-4، تقوم كل ذرة هيدروجين بجذب زوج الإلكترونات الرابطة لنفسها، لذا تنتمي كلا الإلكترونين المشتركين إلى كل من الذرتين في الوقت نفسه.

كما يعطي كل ذرة هيدروجين في الجزيء التوزيع الإلكتروني لغاز الهيليوم النبيل 1s²، فيصبح جزيء الهيدروجين أكثر استقرارًا من أي ذرة من ذرات الهيدروجين المنفردة.

يوضح التمثيل النقطي للإلكترونات تركيب لويس Lewis structure لترتيب إلكترونات التكافؤ في الجزيء، حيث يمثل كل خط أو زوج من النقاط العمودية رابطة تساهمية واحدة.

ففي سبيل المثال، يمكن كتابة جزيء الهيدروجين هكذا:

H-H

أو:

H:H

الشكل 4-4

الصورة التابعة: صفحة120_الشكل_4_4_تكوين_الرابطة_التساهمية_الأحادية_في_الهيدروجين.png

عندما تتشارك ذرتا هيدروجين في زوج من الإلكترونات تحصل كل ذرة على مستوى طاقة خارجي ممتلئ بالإلكترونات، وتصبح مستقرة.

---

المجموعة 17 والروابط التساهمية الأحادية

تضم الهالوجينات، عناصر المجموعة 17، ومنها الفلور سبعة إلكترونات تكافؤ، وتحتاج إلى إلكترون واحد للوصول إلى حالة الثمانية الإلكترونات.

لذا تكون ذرات عناصر المجموعة 17 رابطة تساهمية أحادية مع اللافلزات الأخرى، ومنها الكربون.

وكما سبق فقد قرأت أن ذرات عناصر المجموعة 17 تكون روابط تساهمية مع ذرات من النوع نفسه، فعلى سبيل المثال يوجد الفلور في صورة F₂، والكلور في صورة Cl₂.

المجموعة 16 والروابط التساهمية الأحادية

تستطيع ذرات عناصر المجموعة 16 أن تشترك بإلكترونين وتكوّن رابطتين تساهميتين.

فالأكسجين أحد عناصر المجموعة 16 وتوزيعه الإلكتروني هو:

1s² 2s² 2p⁴

حيث يدخل الأكسجين في تركيب الماء الذي يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين.

ويصبح كل ذرة هيدروجين لها التوزيع الإلكتروني لغاز الهيليوم النبيل نفسه عندما تشترك في إلكترون مع ذرة الأكسجين.

كما يصبح لذرة الأكسجين التوزيع الإلكتروني لغاز النيون عندما تشترك في إلكترون واحد مع كل ذرة هيدروجين.

ويوضح الشكل 4-5a تركيب لويس لجزيء الماء. لاحظ أن لذرة الأكسجين رابطتين تساهميتين أحاديتين وزوجين من الإلكترونات غير الرابطة.

المجموعة 15 والروابط التساهمية الأحادية

تستطيع عناصر المجموعة 15 أن تكون ثلاث روابط تساهمية مع ذرات اللافلزات.

فالنيتروجين من عناصر المجموعة 15 وتوزيعه الإلكتروني هو:

1s² 2s² 2p³

ففي غاز الأمونيا النشادر NH₃ ثلاث روابط تساهمية أحادية، تربط ثلاثة إلكترونات من النيتروجين بثلاث ذرات من الهيدروجين تاركة زوجًا وحيدًا من الإلكترونات غير المشتركة على ذرة النيتروجين.

ويوضح الشكل 4-5b تركيب لويس لجزيء الأمونيا.

ويستطيع النيتروجين أيضًا أن يكون مركبات مشابهة مع ذرات عناصر المجموعة 17، مثل ثلاثي فلوريد النيتروجين NF₃، وثلاثي كلوريد النيتروجين NCl₃، وثلاثي بروميد النيتروجين NBr₃.

وتتشارك كل ذرة من عناصر المجموعة 17 مع ذرة نيتروجين خلال زوج واحد من الإلكترونات.

المجموعة 14 والروابط التساهمية الأحادية

تستطيع عناصر المجموعة 14 أن تكون أربع روابط تساهمية.

ويتكون جزيء الميثان CH₄ عندما ترتبط ذرة كربون واحدة بأربع ذرات هيدروجين.

والكربون، وهو عنصر من المجموعة 14، له التوزيع الإلكتروني:

1s² 2s² 2p²

وله أربعة إلكترونات تكافؤ.

لذا يحتاج الكربون إلى أربعة إلكترونات ليصل إلى التوزيع الإلكتروني المشابه للغازات النبيلة.

لذلك عندما يتحد الكربون بالذرات الأخرى يكون أربع روابط.

ولأن الهيدروجين من عناصر المجموعة الأولى، وله إلكترون تكافؤ واحد، فإن ذرة الكربون تحتاج إلى أربع ذرات هيدروجين للحصول على أربعة إلكترونات تحتاج إليها.

ويوضح الشكل 4-5c تركيب لويس للميثان.

كذلك يكون الكربون أربع روابط تساهمية أحادية مع اللافلزات الأخرى، ومنها عناصر المجموعة 17.

الشكل 4-5

الصورة التابعة: صفحة121_الشكل_4_5_روابط_تساهمية_أحادية_في_الماء_والأمونيا_والميثان.png

توضح هذه المعادلات الكيميائية كيف تش_تساهمية_أحادية_في_الماء_والأمونارك الذرات في الإلكترونات وتصبح مستقرة.

كما يوضح نموذج لويس كيف تحصل كل ذرة في الجزيء على مستوى طاقة خارجي ممتلئ.

الأمثلة الظاهرة:

a. الماء: رابطتان تساهميتان.
b. الأمونيا: ثلاث روابط تساهمية.
c. الميثان: أربع روابط تساهمية.

ماذا قرأت؟

صف كيف يرمز تركيب لويس للرابطة التساهمية؟

-

مثال 4-1

تركيب لويس للجزيء

الصورة التابعة: صفحة122_مثال_4_1_تركيب_لويس_لجزيء_فلوريد_الهيدروجين.png

تم عمل الرسوم المبينة في الشكل 4-6 على الزجاج المعالج باستعمال فلوريد الهيدروجين HF. ارسم تركيب لويس لجزيء فلوريد الهيدروجين.

1. تحليل المسألة

لقد علمت أن جزيء فلوريد الهيدروجين مكون من الفلور والهيدروجين.

ولأن ذرة الهيدروجين، وهو عنصر في المجموعة 1، لها إلكترون تكافؤ واحد، فإنها تستطيع الاتحاد مع ذرة الفلور من خلال المشاركة بزوج واحد من الإلكترونات.

كما أن ذرة الفلور من عناصر المجموعة 17 تحتاج إلى إلكترون لتصل إلى حالة الثمانية، لذلك تتكون رابطة تساهمية أحادية عند اتحاد الهيدروجين والفلور.

2. حساب المطلوب

لكي رسم تركيب لويس نبدأ بالتمثيل النقطي لإلكترونات التكافؤ لكل ذرة، ثم نعيد كتابة الرموز الكيميائية ونرسم خطًا بينهما لتوضيح زوج الإلكترونات المشتركة.

وأخيرًا نضيف النقط لتوضيح أزواج الإلكترونات غير الرابطة.

التمثيل:

H· + ·F: → H-F:

3. تقويم الإجابة

لكل ذرة في الجزيء التوزيع الإلكتروني للغاز النبيل، وتكون في حالة الاستقرار.

مسائل تدريبية

ارسم تركيب لويس لكل جزيء مما يأتي:

• PH₃
• H₂S
• HCl
• CCl₄
• SiH₄
• تحفيز: ارسم تركيب لويس العام لجزيء ناتج عن اتحاد عنصرين أحدهما من عناصر المجموعة 1 والآخر من عناصر المجموعة 16.

الشكل 4-6

الصورة التابعة: صفحة122_الشكل_4_6_حفر_الزجاج_باستعمال_فلوريد_الهيدروجين.png

تم حفر الزجاج الخزفي الظاهر في الشكل كيميائيًا باستعمال فلوريد الهيدروجين HF، وهو حمض ضعيف.

يتفاعل فلوريد الهيدروجين مع السليكا، أكسيد السليكون، المكوّن الرئيس للزجاج، وينتج عن ذلك SiF₄ والماء.

---

الرابطة سيجما σ

تسمى الروابط التساهمية الأحادية روابط سيجما، ويرمز إليها بالحرف الإغريقي σ.

وتتكون رابطة سيجما عندما تتشارك ذرتان في الإلكترونات وتتداخل مستويات تكافؤها تداخلًا رأسيًا، رأسًا مقابل رأس، فتزداد الكثافة الإلكترونية في مستوى الربط بين الذرتين.

وتقع مستوى الطرف في المنطقة التي يكون احتمال وجود إلكترونات الرابطة فيها أكثر ما يكون.

وتتكون رابطة سيجما عندما يتداخل مستوى s مع مستوى s آخر، أو مستوى p مع مستوى p آخر تداخلًا مستوى p مع مستوى p آخر.

وجزيئات الماء H₂O، والأمونيا NH₃، والميثان CH₄ روابط سيجما، كما في الشكل 4-7.

ماذا قرأت؟

كوّن قائمة بالمستويات التي تكون رابطة سيجما في المركب التساهمي؟

---

الشكل 4-7

الصورة التابعة: صفحة123_الشكل_4_7_روابط_سيجما_في_الماء_والأمونيا_والميثان.png

تتكون روابط سيجما في كل من هذه الجزيئات عندما تتداخل مستويات ذرات الهيدروجين الذرية مباشرة، رأسًا مقابل رأس، مع مستويات الذرة المركزية.

الأمثلة الظاهرة:

• CH₄ الميثان
• NH₃ الأمونيا
• H₂O الماء

المطويات

أدخل معلومات من هذا القسم في مطويتك.

---

الروابط التساهمية المتعددة

Multiple Covalent Bonds

تكتسب الذرات في بعض الجزيئات التوزيع الإلكتروني للغازات النبيلة عندما تشترك في أكثر من زوج من الإلكترونات مع ذرة أخرى أو أكثر.

وينتج عن المشاركة بأكثر من زوج من الإلكترونات الروابط التساهمية المتعددة.

وفي العادة تكوّن ذرات الكربون والنيتروجين والأكسجين والكبريت روابط تساهمية متعددة مع اللافلزات.

تعرف أن ذرة الأكسجين تحتاج إلى إلكترونين لتصل إلى حالة الثمانية، فلكي تصل إليها ذرة العنصر للحصول إلى الحالة الغازية يكون مساويًا لعدد الروابط التساهمية الممكن تكوينها.

الروابط الثنائية

تتكون هذه الروابط عندما تشترك ذرتان بزوجين من الإلكترونات فيما بينهما.

فعلى سبيل المثال، يوجد الأكسجين على شكل جزيئات ثنائية الذرات.

ويوضح الشكل 4-8a أن لكل ذرة أكسجين ستة إلكترونات تكافؤ، وتحتاج إلى إلكترونين لتصل إلى التوزيع الإلكتروني الخاص بالغاز النبيل.

لذا تتكون الرابطة التساهمية الثنائية عندما تقوم كل ذرة بالمشاركة بإلكترونين ليصل المجموع إلى زوجين من الإلكترونات المشتركة بين الذرتين.

الروابط الثلاثية

تتكون هذه الروابط عندما تشترك ذرتان في ثلاثة أزواج من الإلكترونات فيما بينهما.

ويحتوي النيتروجين N₂ الثنائي الذرات على رابطة تساهمية ثلاثية.

ويوضح الشكل 4-8b أن كل ذرة نيتروجين تشترك بثلاثة إلكترونات لتكون رابطة تساهمية ثلاثية بين ذرة نيتروجين وذرة أخرى.

الرابطة باي π

تتألف الرابطة التساهمية المتعددة من رابطة سيجما واحدة ورابطة باي واحدة على الأقل.

ويرمز لها بالرمز الإغريقي π.

وتتكون هذه الرابطة عندما تتداخل مستويات p الفرعية المتوازية تداخلًا موازيًا وتشترك في الإلكترونات.

وتشغل أزواج الإلكترونات المشاركة لرابطة باي المكان أو الفراغ أعلى الخط الذي يمثل مكان اتحاد الذرتين معًا وأسفله.

الشكل 4-8

الصورة التابعة: صفحة123_الشكل_4_8_الروابط_التساهمية_المتعددة_في_الأكسجين_والنيتروجين.png

تتكون الروابط التساهمية المتعددة عندما تشترك ذرتان بأكثر من زوج من الإلكترونات.

a. تتكون ذرتان من الأكسجين رابطة ثنائية.
b. تتكون ذرتان من النيتروجين رابطة ثلاثية.

---

الشكل 4-9

الصورة التابعة: صفحة124_الشكل_4_9_الرابطة_التساهمية_المتعددة_في_الإيثيلين.png

لاحظ كيف تتكون الرابطة التساهمية المتعددة بين ذرتي الكربون في الإيثين C₂H₄، من رابطة سيجما ورابطة باي.

وتقترب ذرتا كربون إحداهما من الأخرى لدرجة تسمح بالتداخل بشكل متوازٍ، جنبًا إلى جنب، بين مستويات p الفرعية، وينتج عن ذلك رابطة باي π.

---

من المهم أن نلاحظ أن الجزيئات التي لها روابط تساهمية متعددة تحتوي على روابط سيجما وروابط باي أيضًا.

فالرابطة التساهمية الثنائية الموضحة في الشكل 4-9 تتألف من رابطة باي واحدة ورابطة سيجما واحدة. أما الرابطة التساهمية الثلاثية فتتكون من رابطتي باي ورابطة سيجما واحدة.

---

قوة الروابط التساهمية

The Strength of Covalent Bonds

تذكر أن الرابطة التساهمية تتضمن قوى تجاذب وقوى تنافر. وفي الجزيء تتجاذب النوى مع الإلكترونات، وتتنافر النوى مع النوى الأخرى، كما تتنافر الإلكترونات مع الإلكترونات الأخرى أيضًا.

وعندما يختل هذا التوازن بين قوى التجاذب والتنافر يمكن كسر الرابطة التساهمية.

ولاختلاف الروابط التساهمية في قوتها يسهل كسر بعض الروابط أكثر من غيرها. وهناك عدة عوامل تؤثر في قوة الرابطة التساهمية.

طول الرابطة

تعتمد قوة الرابطة التساهمية على المسافة بين النواتين.

وتعرف المسافة بين نواتي الذرتين المترابطتين بطول الرابطة، كما في الشكل 4-10.

حيث تتحدد قوة الرابطة على طول الرابطة وقوة التجاذب بين الذرتين، وكذلك بحجم الذرتين المترابطتين، وعدد أزواج الإلكترونات المشتركة.

ويوضح الجدول 4-1 قائمة بأطوال الروابط لجزيئات الفلور F₂ والأكسجين O₂ والنيتروجين N₂.

لاحظ أنه كلما زاد عدد الإلكترونات المشتركة قصرت الرابطة.

إن طول الرابطة وقوتها مرتبطان أحدهما مع الآخر، وكلما قصر طول الرابطة كانت أقوى.

فالرابطة الأحادية للفلور F₂ أضعف من الرابطة الثنائية للأكسجين O₂، وكذلك الرابطة الثنائية للأكسجين أضعف من الرابطة الثلاثية للنيتروجين.

ماذا قرأت؟

حدد العلاقة بين نوع الرابطة التساهمية وطولها.

الجدول 4-1

نوع وطول الرابطة التساهمية

الصورة التابعة: صفحة124_الجدول_4_1_نوع_وطول_الرابطة_التساهمية.png

| الجزيء | نوع الرابطة | طول الرابطة |
| ------ | -------------- | -------------- |
| F₂ | تساهمية أحادية | 1.43 × 10⁻¹⁰ m |
| O₂ | تساهمية ثنائية | 1.21 × 10⁻¹⁰ m |
| N₂ | تساهمية ثلاثية | 1.10 × 10⁻¹⁰ m |

الشكل 4-10

الصورة التابعة: صفحة124_الشكل_4_10_قياس_طول_الرابطة_التساهمية.png

يُقدَّر طول الرابطة بالمسافة بين مركزي نواتي الذرتين المترابطتين.

---

الجدول 4-2

طاقة تفكك الرابطة

الصورة التابعة: صفحة125_الجدول_4_2_طاقة_تفكك_الرابطة.png

| الجزيء | طاقة تفكك الرابطة |
| ------ | ----------------: |
| F₂ | 159 kJ/mol |
| O₂ | 498 kJ/mol |
| N₂ | 945 kJ/mol |

---

الطاقة والروابط

يحدث تغير في الطاقة عند تكون أو تكسير الروابط بين ذرات الجزيئات.

وتنبعث الطاقة عند تكون الرابطة، إلا أننا نحتاج إلى الطاقة لكسرها.

وتعرف الطاقة اللازمة لكسر رابطة تساهمية معينة بطاقة تفكك الرابطة، وهي مقدار موجب.

ويبين الجدول 4-2 طاقة تفكك الرابطة لجزيئات كل من الفلور والأكسجين والنيتروجين.

وتبين طاقة تفكك الرابطة قوة الرابطة الكيميائية؛ بسبب العلاقة العكسية بين طول الرابطة وطاقتها.

ويشير الجدولان 4-1 و4-2 إلى أنه كلما قل طول الرابطة زادت طاقة تفكك الرابطة.

وإن مجموع طاقات تفكك الروابط جميعها في جزيء من مركب ما يساوي مقدار الطاقة الكيميائية الكامنة في ذلك الجزيء.

وتحدد إجمالي طاقة التفاعل الكيميائي بمقدار طاقة تفكك الروابط ومقدار طاقة تكونها.

ويحدث التفاعل الماص للطاقة عندما يكون مقدار الطاقة المطلوبة لتفكيك الروابط الموجودة في المواد المتفاعلة أكبر من مقدار الطاقة الناتجة عن تكون الروابط الجديدة في المواد الناتجة.

أما التفاعل الطارد للطاقة فيحدث عندما تكون الطاقة المنبعثة في أثناء تكون روابط المواد الناتجة أكبر من الطاقة المطلوبة لتفكيك روابط المواد المتفاعلة.

الشكل 4-11

الصورة التابعة: صفحة125_الشكل_4_11_احتراق_الفحم_وتفكك_الروابط.png

يتطلب كسر رابطة C-C في الفحم النباتي وكسر رابطة O=O في الأكسجين الهواء طاقة.

وعندما يحترق الفحم في الأكسجين يتكون CO₂، ويصاحب ذلك إطلاق الطاقة على شكل حرارة وضوء.

لذا يعد حرق الفحم في الأكسجين تفاعلًا طاردًا للحرارة.

---

التقويم 4-1

الخلاصة

الصورة التابعة: صفحة125_التقويم_4_1_الخلاصة_والأسئلة.png

الخلاصة

• تتكون الروابط التساهمية عندما تشترك الذرات في زوج أو أكثر من إلكترونات التكافؤ.
• ينتج عن المشاركة بزوج واحد أو زوجين أو ثلاثة أزواج من الإلكترونات روابط تساهمية أحادية، وثنائية، وثلاثية على الترتيب.
• تتكون روابط سيجما نتيجة التداخل الرأسي للمستويات. أما روابط باي فتتكون نتيجة تداخل المستويات المتوازية. وتتكون الرابطة التساهمية المتعددة من رابطة سيجما، في حين تتكون الرابطة المتعددة من رابطة سيجما ورابطة باي واحدة على الأقل.
• يقاس طول الرابطة بالمسافة بين نواتي الذرتين المترابطتين، وتحتاج إلى طاقة لتفكيك الرابطة.

أسئلة التقويم 4-1

• الفكرة الرئيسية: حدد نوعي الذرات التي تكون في الغالب روابط تساهمية.

• صف كيف تطبق القاعدة الثمانية على الروابط التساهمية؟

• اشرح باستخدام تركيب لويس كيف تتكون الرابطة التساهمية الأحادية والثنائية والثلاثية؟

• قارن بين الرابطة الأيونية والرابطة التساهمية.

• قارن بين روابط سيجما وروابط باي.

• طبق: استعن بالجدولين 4-1 و4-2، ارسم منحنى بيانيًا يمثل طاقة الرابطة مقابل طول الرابطة، ثم صف العلاقة بينهما.

• توقع طاقة تفكك الروابط التساهمية نسبيًا لكل مما يأتي:

a. H-C≡C-H
b. جزيء يحتوي على رابطة C=C مع ذرات هيدروجين مرتبطة بالكربون.