الكهروسالبية وقطبية الرابطة
يستنتج الطالب أن فرق الكهروسالبية بين ذرتي الرابطة يجعلها قطبية، ويحدد طرفيها الموجب والسالب جزئيًا.
المحاكاة التفاعلية
محاكاة تفاعلية: قطبية الجزيئة — من PhET
لا تُحمَّل المحاكاة إلا بطلبك. اضغط لبدء التشغيل — قد تستغرق لحظات على الاتصال البطيء.
في كتابك
- نشاط (٥): قطبية الرابطة — الجزء الأول، ص ١٤
خطوات التجربة
افتح شاشة «Two Atoms» (ذرّتان)، وفعّل «قطبية الرابطة» و«شحنة جزئية» و«طبيعة الرابطة».
اجعل منزلقي «كهرسلبية» للذرتين A وB على الموضع نفسه، كما في جزيء H2. سجّل: هل ظهر سهم عزم الرابطة؟ وهل ظهرت δ+ وδ−؟
اختر «كثافة إلكترونية» من خيارات السطح، ولاحظ توزيع السحابة الإلكترونية بين الذرتين وهما متساويتان في الكهروسالبية.
ارفع كهروسالبية الذرة B قليلًا عن A، كما في جزيء HCl حيث الكلور أعلى كهروسالبية من الهيدروجين. سجّل اتجاه سهم «قطبية الرابطة» وموضع δ−.
واصل رفع كهروسالبية B حتى أقصى المنزلق، وسجّل في جدول: (الفرق: صفر، صغير، كبير) مقابل (طول السهم، ميل السحابة، مؤشر «طبيعة الرابطة»).
اعكس الوضع فاجعل A أعلى كهروسالبية من B، ولاحظ ماذا يحدث لاتجاه السهم وللشحنتين الجزئيتين.
الفكرة العلمية
الكهروسالبية مقياس لقدرة الذرة على جذب إلكترونات الرابطة نحوها. في جزيء H2 الذرتان متماثلتان، فتتوزع الإلكترونات بينهما بالتساوي، والرابطة تساهمية غير قطبية. أما في HCl فالكلور أعلى كهروسالبية من الهيدروجين، فتنزاح السحابة الإلكترونية نحوه، فتظهر على الكلور شحنة جزئية سالبة δ− وعلى الهيدروجين شحنة جزئية موجبة δ+، وتصبح الرابطة تساهمية قطبية. ويُمثَّل ذلك بسهم يتجه نحو الذرة الأعلى كهروسالبية. وكلما زاد فرق الكهروسالبية زادت قطبية الرابطة، حتى إذا كان الفرق كبيرًا جدًا اقتربت الرابطة من الطابع الأيوني. والمحاكاة لا تعرض قيمًا عددية للكهروسالبية بل منزلقًا من «أقل» إلى «أكثر»، فاستعن بجدول قيم الكهروسالبية في كتابك لتحديد الذرة الأعلى في أي رابطة حقيقية.
قوّم نفسك
جرّب المحاكاة أولًا ثم أجب. لا درجات ولا تسجيل — الإجابات لك وحدك، وتختفي بإغلاق الصفحة.
جعلت كهروسالبية الذرتين A وB متساويتين. ماذا تعرض المحاكاة؟
- سهم قطبية طويل نحو الذرة B
- شحنة δ− على الذرتين معًا
- لا سهم قطبية ولا شحنات جزئية، والسحابة متوزعة بالتساوي
- انتقال إلكترون كامل من A إلى B
اعرض الإجابة
ج) لا سهم قطبية ولا شحنات جزئية، والسحابة متوزعة بالتساوي
تساوي الكهروسالبية يعني أن الذرتين تجذبان الإلكترونات بالقدر نفسه، فلا تنزاح السحابة ولا تنشأ شحنات جزئية، كما في H2. ومن يختار انتقال الإلكترون يخلط بين الرابطة التساهمية والأيونية.
في جزيء HCl، أين تظهر الشحنة الجزئية السالبة δ−؟
- على ذرة الهيدروجين لأنها أصغر حجمًا
- على ذرة الكلور لأنها أعلى كهروسالبية
- في منتصف الرابطة تمامًا
- لا تظهر لأن الجزيء متعادل
اعرض الإجابة
ب) على ذرة الكلور لأنها أعلى كهروسالبية
الذرة الأعلى كهروسالبية تجذب السحابة الإلكترونية نحوها فتحمل δ−، وهذا ما رأيته حين رفعت كهروسالبية B. وكون الجزيء متعادلًا ككل لا يمنع وجود شحنتين جزئيتين متساويتين ومتعاكستين على طرفيه.
زدت فرق الكهروسالبية بين الذرتين تدريجيًا. ماذا يحدث لقطبية الرابطة؟
- تزداد، فيطول سهم قطبية الرابطة وتميل السحابة أكثر
- تبقى ثابتة ما دامت الرابطة قطبية
- تقل لأن الذرة الأخرى تقاوم الجذب
- تنقلب الرابطة فورًا إلى أيونية عند أي فرق
اعرض الإجابة
أ) تزداد، فيطول سهم قطبية الرابطة وتميل السحابة أكثر
القطبية تدرّج لا حالة ثنائية: كلما كبر الفرق زاد انزياح الإلكترونات وطال السهم. ويظن بعض الطلاب أن الرابطة إما قطبية أو غير قطبية فقط، والمنزلق يبين أنها تتغير تدريجيًا نحو الطابع الأيوني.
عكست الوضع فجعلت A أعلى كهروسالبية من B. صف ما تغيّر ولماذا.
اعرض الإجابة
انقلب اتجاه سهم قطبية الرابطة فصار يشير نحو A، وانتقلت δ− إلى A وδ+ إلى B. والسبب أن اتجاه القطبية يحدده أي الذرتين أعلى كهروسالبية، لا ترتيبهما أو اسمهما.
الرابطة بين ذرتي الكلور في Cl2 والرابطة بين الهيدروجين والكلور في HCl كلتاهما تساهمية. لماذا تختلفان في القطبية؟
اعرض الإجابة
في Cl2 الذرتان متماثلتان فكهروسالبيتهما متساوية، فتتوزع الإلكترونات بالتساوي والرابطة غير قطبية. أما في HCl فالكلور أعلى كهروسالبية من الهيدروجين، فتنزاح الإلكترونات نحوه والرابطة قطبية. فالتساهمية تحدد نوع الرابطة، وفرق الكهروسالبية يحدد قطبيتها.