Types of Chemical Bonds

ابتكر الكيميائي الأمريكي جيلبرت إن.لويس نظريات الترابط الكيميائي. طور نموذجاً يسمى نموذج لويس لشرح نوع وتشكيل الروابط المختلفة. يعتبر الترابط الكيميائي أمراً أساسياً للكيمياء؛ فهو يشرح كيفية ارتباط الذرات أو الأيونات معاً لتكوين جزيئات. إنه يفسر سبب قوة بعض الروابط وضعف بعضها الآخر، أو  لماذا يرتبط كربون واحد مع اثنين من الأكسجين وليس ثلاثة ؛ لماذا الماء هو H₂O وليس H₄O. 

الروابط الأيونية

الأيونات هي ذرات أو جزيئات تحمل شحنة كهربائية. يتكون الكاتيون (أيون موجب) عندما تفقد ذرة محايدة إلكتروناً واحداً أو أكثر من غلاف التكافؤ، ويتشكل الأنيون (أيون سالب) عندما تكتسب الذرة المحايدة إلكتروناً واحداً أو أكثر في غلاف التكافؤ الخاص بها. المركبات المكونة من الأيونات تسمى المركبات الأيونية (أو الأملاح) ، وتترابط الأيونات المكونة لها معاً بواسطة روابط أيونية: قوى الجذب الكهروستاتيكية بين الكاتيونات والأنيونات ذات الشحنة المعاكسة.

تلقي خصائص المركبات الأيونية بعض الضوء على طبيعة الروابط الأيونية. تظهر المواد الصلبة الأيونية بنية بلورية وتميل إلى أن تكون صلبة وهشة؛ تميل أيضًا إلى الحصول على نقاط انصهار وغليان عالية، مما يشير إلى أن الروابط الأيونية قوية جداً. المواد الصلبة الأيونية هي أيضاً موصلات رديئة للكهرباء لنفس السبب— تمنع قوة الروابط الأيونية الأيونات من التحرك بحرية في الحالة الصلبة. ومع ذلك، فإن معظم المواد الصلبة الأيونية تذوب بسهولة في الماء. بمجرد أن تذوب أو تنصهر، تعتبر المركبات الأيونية موصلات ممتازة للكهرباء والحرارة لأن الأيونات يمكن أن تتحرك بحرية.

الروابط التساهمية

غالباً ما تشكل الذرات اللامعدنية روابط تساهمية مع ذرات غير معدنية أخرى. تتشكل الروابط التساهمية عندما تشترك الإلكترونات بين الذرات وتنجذب بواسطة نوى كلتا الذرتين. إذا كانت الذرات التي تشكل الرابطة التساهمية متطابقة ، كما في H₂, Cl₂ وجزيئات ثنائية الذرة أخرى، فيجب مشاركة الإلكترونات في الرابطة بالتساوي. يشار إلى هذا على أنه رابطة تساهمية نقية. عندما تختلف الذرات المرتبطة برابطة تساهمية، تتم مشاركة إلكترونات الرابطة، ولكن لم تعد متساوية. بدلاً من ذلك، تنجذب إلكترونات الرابطة إلى ذرة واحدة أكثر من الأخرى، مما يؤدي إلى تحول كثافة الإلكترون نحو تلك الذرة. يُعرف هذا التوزيع غير المتكافئ للإلكترونات بالرابطة التساهمية القطبية.

تظهر المركبات التي تحتوي على روابط تساهمية خصائص فيزيائية مختلفة عن المركبات الأيونية. نظراً لأن التجاذب بين الجزيئات المحايدة كهربائياً أضعف من التجاذب بين الأيونات المشحونة كهربائياً، فإن المركبات التساهمية لها عموماً نقاط انصهار وغليان أقل بكثير من المركبات الأيونية. علاوة على ذلك، في حين أن المركبات الأيونية هي موصلات جيدة للكهرباء عند إذابتها في الماء، فإن معظم المركبات التساهمية تكون غير قابلة للذوبان في الماء؛ نظراً لكونها محايدة كهربائيا ، فهي موصلة رديئة للكهرباء في أي حالة.

روابط معدنية

تتكون الروابط المعدنية بين ذرتين معدنيتين. تم تطوير نموذج مبسط لوصف الترابط المعدني بواسطة باول Drüde يسمى 'موديل بحر الالكترونات' . استناداً إلى طاقات التأين المنخفضة للمعادن، ينص النموذج على أن ذرات المعادن تفقد إلكترونات التكافؤ بسهولة وتصبح كاتيونات. تخلق إلكترونات التكافؤ هذه مجموعة من الإلكترونات غير الموضعية تحيط بالكاتيونات فوق المعدن بأكمله.  

المواد الصلبة المعدنية، مثل بلورات النحاس والألومنيوم والحديد. تتكون من ذرات معدنية، و كلها تظهر موصلية حرارية وكهربائية عالية، وبريق معدني، وقابلية للتطويع. العديد منها صلب جداً وقوي للغاية. بسبب قابليتها للطرق (القدرة على التشوه تحت الضغط أو الطرق)، فإنها لا تتحطم، وبالتالي، فإنها تصنع مواد بناء مفيدة. تختلف نقاط انصهار المعادن على نطاق واسع. الزئبق سائل في درجة حرارة الغرفة، وتذوب المعادن القلوية في درجات أقل من 200 °C. العديد من معادن ما بعد التحول لها أيضاً نقاط انصهار منخفضة، بينما تذوب المعادن الانتقالية عند درجات حرارة أعلى من 1000 °C. هذه الاختلافات تعكس الاختلافات في قوة الترابط المعدني بين المعادن.  

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 7.1: Ionic Bonding, Openstax, Chemistry 2e, Section 7.2: Covalent Bonding, and Openstax, Chemistry 2e, Section 10.5: The Solid State of Matter.