خصائص المركبات التساهمية (مع أمثلة)

تعتمد خصائص المركبات التساهمية على العديد من العوامل التي تعتمد في جوهرها على الهياكل الجزيئية. بادئ ذي بدء ، يجب أن توحد الرابطة التساهمية ذراتها ولا يمكن أن تكون هناك شحنات كهربائية ؛ خلاف ذلك ، سيكون الحديث عن المركبات الأيونية أو التنسيق.

في الطبيعة ، هناك الكثير من الاستثناءات التي يصبح فيها الخط الفاصل بين أنواع المركبات الثلاثة منتشراً ؛ خاصة عندما يتم النظر في الجزيئات الكبيرة ، قادرة على إيواء كل من المناطق التساهمية والأيونية. ولكن ، بشكل عام ، تخلق المركبات التساهمية وحدات أو جزيئات بسيطة وفردية.

إن الغازات التي تشكل الغلاف الجوي والنسائم التي تضرب السواحل ليست أكثر من جزيئات متعددة تحترم التركيبة الثابتة. الأكسجين ، النيتروجين ، ثاني أكسيد الكربون ، جزيئات منفصلة لها روابط تساهمية وتشارك بشكل وثيق في حياة الكوكب.

وعلى الجانب البحري ، فإن جزيء الماء ، OHO ، هو المثال المثالي لمركب تساهمي. على الساحل ، يمكن رؤيته فوق الرمال ، وهي مزيج معقد من أكاسيد السيليكون المتآكلة. الماء سائل في درجة حرارة الغرفة ، وستكون هذه الخاصية مهمة لتضعها في الاعتبار بالنسبة للمركبات الأخرى.

رابطة تساهمية

وقد ذكر في المقدمة أن الغازات المذكورة لها روابط تساهمية. إذا نظرت إلى بنياتها الجزيئية ، فسترى أن روابطها مزدوجة وثلاثية: O = O و N≡N و O = C = O. من ناحية أخرى ، الغازات الأخرى لها روابط بسيطة: HH ، Cl-Cl ، FF و CH 4 (أربعة روابط CH مع هندسة رباعية السطوح).

من خصائص هذه الروابط ، وبالتالي للمركبات التساهمية ، أنها قوى اتجاهية ؛ ينتقل من ذرة إلى أخرى ، ويتم ترجمة إلكتروناته ، ما لم يكن هناك صدى. بينما في المركبات الأيونية ، تكون التفاعلات بين أيونيين غير اتجاهية: فهي تجذب وتصد الأيونات المجاورة الأخرى.

ما تقدم ينطوي على عواقب فورية على خصائص المركبات التساهمية. ولكن ، فيما يتعلق بروابطه ، من الممكن ، طالما لم تكن هناك شحنات أيونية ، التأكيد على أن المركب ذي الروابط البسيطة أو المزدوجة أو الثلاثية أمر تساهمي ؛ وحتى أكثر من ذلك ، عندما تكون هذه الهياكل تشبه سلسلة وجدت في الهيدروكربونات والبوليمرات.

إذا لم تكن هناك شحنات أيونية في هذه السلاسل ، كما في بوليمر تفلون ، يقال إنها مركبات تساهمية نقية (بالمعنى الكيميائي وليست مركبة).

الاستقلال الجزيئي

نظرًا لأن الارتباطات التساهمية هي قوى اتجاهية ، فإنها تنتهي دائمًا بتحديد بنية منفصلة ، بدلاً من ترتيب ثلاثي الأبعاد (كما يحدث مع الهياكل والشبكات البلورية). صغيرة ، متوسطة ، حلقي ، مكعب ، أو أي نوع آخر من الهياكل يمكن توقعها من المركبات التساهمية.

من بين الجزيئات الصغيرة ، على سبيل المثال ، تلك الخاصة بالغازات والماء والمركبات الأخرى مثل: I 2 ، Br 2 ، P 4 ، S 8 (مع بنية التاج) ، As 2 ، وبوليمرات السيليكون و الكربون.

كل واحد منهم له هيكله الخاص ، مستقل عن روابط جيرانه. للتأكيد على ذلك ، يعتبر allotrope من الكربون ، الفوليرين ، C 60 :

لاحظ أن لديها شكل كرة القدم. على الرغم من أن الكرات يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض ، إلا أن روابطها التساهمية هي التي حددت تلك البنية الرمزية ؛ وهذا يعني ، لا توجد شبكة تنصهر من الكرات البلورية ، ولكن منفصلة (أو مضغوطة).

ومع ذلك ، فإن الجزيئات في الحياة الحقيقية ليست وحدها: فهي تتفاعل مع بعضها البعض لإنشاء غاز مرئي ، سائل أو صلب.

القوى الجزيئية

تعتمد القوى بين الجزيئات التي تجمع الجزيئات الفردية معًا إلى حد كبير على بنيتها.

تتفاعل المركبات التساهمية أبولار (مثل الغازات) عن طريق نوع معين من القوى (تشتت أو لندن) ، في حين تتفاعل المركبات التساهمية القطبية (مثل الماء) بنوع آخر من القوى (ثنائي القطب ثنائي القطب). لكل هذه التفاعلات شيء مشترك: فهي اتجاهية ، وكذلك الروابط التساهمية.

على سبيل المثال ، تتفاعل جزيئات الماء من خلال روابط الهيدروجين ، وهو نوع خاص من قوى ثنائي القطب ثنائي القطب. يتم وضعهم بطريقة تشير ذرات الهيدروجين إلى ذرة الأكسجين في جزيء مجاور: H 2 O - H 2 O. وبالتالي ، فإن هذه التفاعلات تقدم اتجاهًا محددًا في الفضاء.

كونه القوى الجزيئية للمركبات التساهمية الاتجاهية البحتة ، فإنه يجعل جزيئاتها لا يمكن أن تتماسك بكفاءة مثل المركبات الأيونية. والنتيجة ، نقاط الغليان والانصهار التي تميل إلى أن تكون منخفضة (T <300 درجة مئوية).

وبالتالي ، تكون المركبات التساهمية في درجة حرارة الغرفة عادةً عبارة عن مواد صلبة غازية أو سائلة أو ناعمة ، لأن روابطها يمكن أن تدور ، مما يمنح الجزيئات المرونة.

الذوبانية

تعتمد قابلية ذوبان المركبات التساهمية على تقارب المذيب الذائب. إذا كانت ذات أبولار ، فستكون قابلة للذوبان في مذيبات أبولار مثل ديكلوروميثان ، الكلوروفورم ، التولوين ورباعي هيدروفوران (THF) ؛ إذا كانت قطبية ، فسوف تكون قابلة للذوبان في المذيبات القطبية ، مثل الكحول والماء وحمض الخليك الجليدي والأمونيا ، إلخ.

ومع ذلك ، إلى جانب تقارب المذيب الذائب ، يوجد ثابت في كلتا الحالتين: لا تنكسر جزيئات التساهمية (باستثناء بعض الاستثناءات) في روابطها أو تتفكك ذراتها. الأملاح ، على سبيل المثال ، تدمر هويتها الكيميائية عند الذوبان ، وتذيب أيوناتها بشكل منفصل.

الموصلية

كونها محايدة ، فإنها لا توفر وسيلة كافية للهجرة الإلكترون ، وبالتالي ، فهي الموصلات الكهربائية الفقيرة. ومع ذلك ، فإن بعض المركبات التساهمية ، مثل هاليدات الهيدروجين (HF ، HCl ، HBr ، HI) تفصل ارتباطها لتكوين أيونات (H +: F- ، Cl- ، Br- ...) وتحويلها إلى أحماض هيدروكيدية.

كما أنها موصلات سيئة للحرارة. وذلك لأن قوىها الجزيئية واهتزازات روابطها تمتص جزءًا من الحرارة التي يتم توفيرها قبل أن تزيد جزيئاتها من طاقتها.

بلورات

يمكن ترتيب المركبات التساهمية ، طالما تسمح بها قوى الجزيئات ، بطريقة تخلق نمطًا هيكليًا ؛ وبالتالي ، بلورة تساهمية ، دون شحنات أيونية. وبالتالي ، بدلاً من شبكة الأيونات لدينا شبكة من الجزيئات أو الذرات مرتبطة تساهميًا.

أمثلة على هذه البلورات هي: السكريات بشكل عام ، اليود ، الحمض النووي ، أكاسيد السيليكا ، الماس ، حمض الساليسيليك ، من بين أشياء أخرى. باستثناء الماس ، فإن هذه البلورات التساهمية لديها نقاط انصهار أقل بكثير من تلك البلورات الأيونية ؛ وهذا هو ، الأملاح غير العضوية والعضوية.

هذه البلورات تتناقض مع الخاصية التي تميل إلى أن تكون المواد الصلبة التساهمية طرية.