الفرق بين القطبية وغير القطبية (مع الجدول)

في الكيمياء ، يمكن تصنيف الروابط التساهمية بين الذرات إلى قطبية أو غير قطبية اعتمادًا على كيفية توزيع إلكتروناتها المشتركة بين العنصرين اللذين تربطهما معًا.

القطبية مقابل غير القطبية

الفرق هو أن الرابطة القطبية سيكون لها توزيع غير متساوٍ للإلكترونات بين الذرتين المترابطتين ، في حين أن الرابطة غير القطبية ستتشارك فيها الإلكترونات بالتساوي. يتم تحديد ما إذا كانت الرابطة بين ذرتين قطبية أم غير قطبية من خلال درجة الاختلاف في كهرسلبية العناصر (المعروفة باسم X) ، والتي يمكن تفسيرها على أنها شدة جذب الإلكترون المشترك لعنصر معين.

يجب عدم الخلط بين الروابط التساهمية القطبية وغير القطبية ، والتي تشير إلى كيفية ارتباط الذرات الفردية ، وبين الجزيئات القطبية وغير القطبية ، والتي يمكن أن تتكون من العديد من الذرات والروابط المختلفة ، القطبية وغير القطبية.

جدول المقارنة بين الروابط القطبية وغير القطبية (في شكل جدول)

معلمة المقارنة	السندات القطبية	السندات غير القطبية
يربط اثنين من نفس العنصر	رقم	نعم
فرق الكهربية	0.5-1.7	0-0.4
الناتج شحنة الجزيء	سلبي قليلاً من طرف وإيجابي في الطرف الآخر	جزيء مشحون محايدًا
تقاسم الإلكترون المتساوي	رقم	نعم
نقاط الغليان والانصهار	متنوع	بشكل عام منخفض جدًا

ما هو Polar Bond؟

الرابطة القطبية هي مادة كيميائية تتحد معًا من عنصرين مع اختلاف في الكهربية أكبر من 0.4 وأقل من 1.8.

يتم مشاركة الإلكترونات سالبة الشحنة بين الذرتين المتصلتين (المعروفة باسم الجزيء) ، ومع ذلك ، فإن الاختلاف في الكهربية يتسبب في توزيع الإلكترونات المنتشرة حول نوى كل ذرة بشكل غير متساو بين الاثنين.

سيتم توزيع الإلكترونات بشكل تفضيلي حول نوى الذرة ذات القدرة الكهربية الأعلى ، على سبيل المثال في جزيء الماء ، والذي يتكون من ذرتين من الهيدروجين (X = 2.2) متصلة بجانب ذرة أكسجين واحدة (X = 3.44) ، ستقضي الإلكترونات المشتركة التي يتكون منها جزيء الماء فترة أطول من الوقت الإجمالي في تدوير نوى ذرات الأكسجين.

في هذه الحالة ، سيؤدي العدد الأكبر من الإلكترونات التي تجذبها ذرة الأكسجين إلى أن تكون نهاية الأكسجين لجزيء الماء مشحونة بشكل سلبي قليلاً (تُعرف باسم العزم ثنائي القطب) ، وينتهي الهيدروجين بشحنة موجبة قليلاً. يُعرف هذا بالجزيء القطبي ، ومن المثير للاهتمام ملاحظة أن الروابط التساهمية القطبية لا تؤدي دائمًا إلى تكوين جزيء قطبي ، وفي كثير من الحالات يكون هذا صحيحًا ، ولكن اعتمادًا على الترتيب الهندسي للذرات داخل جزيء معين ، قد يؤدي الاختلاف في السلبية الكهربية لبعض الروابط القطبية إلى إلغاء بعضها البعض ، ومن الأمثلة على ذلك جزيء ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، الذي يحتوي على جزيء أكسجين مرتبط بكلا طرفي جزيء الكربون ، وينتج عن الترتيب الخطي الشحنات السالبة عند تساوي طرفي الجزيء ، وعلى الرغم من أن ذرة الكربون في منتصف الجزيء مشحونة إيجابًا ، فإننا سننتهي بروابط قطبية داخل جزيء واحد غير قطبي.

ما هي الرابطة غير القطبية؟

إذا كانت الرابطة القطبية واحدة حيث يتم توزيع الإلكترونات المشتركة بشكل غير متساو بين ذرتين ، فمن المنطقي أنه عندما يتم تقاسم الإلكترونات بالتساوي عبر الذرتين ، فإن الرابطة الناتجة تُعرف باسم اللاقطبية.

يجب أن يكون الاختلاف في الكهربية في الروابط التساهمية غير القطبية بين 0-0.4 بحيث يتم مشاركة الإلكترونات سالبة الشحنة بالتساوي (أو قريبة جدًا من التساوي) بين الذرتين بسبب عدم وجود "سحب" كهرومغناطيسي من أي من الذرات. تحدث هذه الروابط التساهمية غير القطبية عمومًا عندما تنضم ذرة عنصر معين مع عنصر آخر مماثل ، على سبيل المثال ، O2 (أكسجين) و H2 (ثنائي الهيدروجين) و O3 (أوزون) ، وتعتبر هذه الروابط روابط قوية جدًا و تتطلب كميات كبيرة من الطاقة لقطعها ، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا. يمكن العثور على الكربون (X = 2.55) والهيدروجين (X = 2.2) مرتبطين معًا بكمية هائلة من المركبات العضوية ، وبسبب الاختلاف الصغير في الكهربية (0.35) لا يزال يعتبر رابطة غير قطبية. هي مهمة جدا في علم الأحياء. أصبحت جزيئات الأكسجين والأوزون التي تمنح الحياة ممكنة من خلال الروابط غير القطبية. حتى داخل أجسادنا ، لدينا سلاسل من ببتيدات الأحماض الأمينية التي تتحد معًا عبر روابط غير قطبية وتساعد في تكوين حمضنا النووي.

الاختلافات الرئيسية بين الروابط القطبية وغير القطبية

1. في الروابط القطبية ، سترتبط الإلكترونات بشكل تفضيلي بالعنصر الذي يحتوي على أعلى كهرسلبية ، ومع ذلك ، فإن الروابط غير القطبية تكون بين عناصر لها نفس قيم X أو متشابهة جدًا ، وبالتالي فهي موجودة بتوزيع متساوٍ للإلكترونات على جانبي الرابطة.
2. بمجرد توزيع الإلكترونات بشكل غير متساو عبر رابطة قطبية ، سيحدث ما يعرف بالعزم ثنائي القطب ، مما ينتج عنه اختلاف طفيف في الشحنة الكهربائية بين طرفي الذرات المترابطة. ومع ذلك ، فإن العزم ثنائي القطب لا يحدث في الروابط غير القطبية.
3. بعد العزم ثنائي القطب في الرابطة القطبية ، سيكون للذرة ذات القدرة الكهربية الأعلى شحنة سالبة قليلاً بسبب العدد الأكبر من الإلكترونات ، مما يترك الطرف الآخر موجبًا قليلاً بالمقارنة.
4. يمكن مقارنة هذا بالروابط غير القطبية ، حيث لدينا صفر ، أو فرق ضئيل في الشحنة بسبب التوزيع المتساوي للإلكترونات عبر العناصر المرتبطة.
5. عادة ما تحدث الروابط غير القطبية بين عناصر متطابقة أو متشابهة للغاية من الناحية الكهربية ، مما يعني أنها صعبة للغاية وتتطلب الكثير من الطاقة للفصل ، ومع ذلك ، فإن الروابط القطبية بين العناصر المتميزة يسهل كسرها بشكل عام.

استنتاج

تتأثر الطريقة التي تتحرك بها الإلكترونات المشتركة بين الذرات المختلفة بشكل مباشر بكون الرابطة قطبية أو غير قطبية وتستمر في المساهمة في إملاء طبيعة الشحنة الكهربائية للجزيء الناتج. تؤدي الروابط القطبية إلى زيادة صافية في الإلكترون التواجد حول العنصر ذي القدرة الكهربية الأعلى ، في حين أن الروابط غير القطبية تنضم إلى عنصرين متساويين أو متشابهين جدًا في كهرسلبية ، وبالتالي تتميز بتوزيع متساوٍ جدًا للإلكترونات حول نواة الذرتين.

1. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/i160009a001
2. https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4772647