سبب ارتباط الذرات

إذن الذرات لا توجد مستقلة عن بعضها بعضاً، سواء أكانت في عناصر أم في مركبات؛ ففي جميع المواد (ما عـدا العناصر النبيلة) ترتبط الذرات ببعضها، فقد ترتبط ذرتـان لتكونا جسماً واحداً له بناء خاص به يعرف بالجزيء (كجزيء الهيدروجين)؛ وقد ترتبط مئات الألـوف من الذرات لتكون جزيئاً واحداً (كجزيء بروتين)؛ وقد ترتبط بلـورة من ملح كملح الطعام)؛ انظر الشكل (2-1).

الشكل (2-1): تمثيلات لتجمعات ذرات وأيونات في مواد متنوعة.‏

بناء على ما تعرفه عن المواد؛ أذكر مواد أخرى تمثل ذرات منفصلة، أيونات، جزيئات من ثلاث ذرات.

إذن الأصل في معظم الذرات أن تكون مرتبطة معاً، سواء أكانت في عناصر أم في مركبات وهذه حقيقة أكدتها المشاهدات والتجارب. والطريقة العلمية تتطلب منا البحث عن تفسيرات لهذه المشاهدات، مما يقود إلى وضع نظريات. وبناء على ذلك نطرح السؤال الآتي: لماذا ترتبط الذرات؟ ما الدافع الذي يقودها إلى الترابط؟
1- تجاذب الأجسام يخفض طاقتها
درست سابقاً أنواعاً من القوى التي تجعل جسمين ينجذبان إلى بعضهما بعضاً؛ فالأجسام تسقط نحو الأرض بتأثير قوة الجاذبية الأرضية؛ والحديد ينجذب نحو أقطاب المغناطيس بتأثير القوة المغناطيسية؛ وقصاصات الورق يجذبها قضيب بلاستيك مدلوك بالصوف بفعل الجذب الكهرسكوني.
وتعرفت أيضاً أن هنالك قوة تجاذب بين الإلكترونات والنواة تخضع لقانون كولوم للجذب الكهربائي الذي ينص على أن القوة المتبادلة بين شحنتين نقطيتين تتناسب تناسباً طردياً مع حاصل ضربهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما.

في كل ما يأتي: ما الذرة التي يكون جذب النواة للإكترون في المستوى الأخير منها هو الأكبر؟
أ- صوديوم، مغنيسيوم ب- فلور، كلور.

إذن فالقوة التي تعمل على بقاء الإلكترونات في الذرة هي قوة الجذب بينها وبين النواة. ولن تفقد الذرة أياً من إلكتروناتها إلا إذا تغلبت قوة خارجية على قوة الجذب هذه، وانتزعت الإلكترون منها، فانتزاع الإلكترونات يتطلب تزويد الذرة بطاقة كافية؛ وأن التجاذب يخفض طاقة الوضع مما يؤدي إلى حالة استقرار كما في الشكل (2 -2).

الشكل (2-2): طاقة وضع (أ) أقل من طاقة وضع (ب).‏

اعتماداً على العلاقة بين قوة التجاذب وطاقة الوضع، أي النواتج الآتية تمثل طاقة أقل، وأيها تمثل طاقةً أعلى؟
أ- ذرة (س) فقدت إلكتروناً فأصبحت أيوناً موجباً.
ب- أيون (س+) اكتسب إلكتروناً فأصبح ذرة متعادلة.
اكتب معادلات تمثل هذه العمليات.

2- تجاذب الأجسام يؤدي إلى ترابطها
إن الذرات المستقلة تملك طاقة معينة، وتعتمد هذه الطاقة على قوى التجاذب وقوى التنافر بين مكوناتها المشحونة (الإلكترونات والنواة)؛ فالإلكترونات تتجاذب مع النواة وتتنافر مع بعضها.
لكن الذرات لا تكون مستقلة في العناصر أو المركبات، بل تكون مجمعة وقريبة، وتؤثر في بعضها؛ لذا لا تعتمد طاقة أي ذرة على الكتروناتها ونواتها فقط، بل على إلكترونات وأنوية الذرات المجاورة لها. فإذا التقت ذرتان وأدى التقاؤههما إلى تنافر بينهما وازدادت طاقتهما فإنهما تفترقان لتتخلصا من الطاقة الزائدة. وإذا التقت ذرتان ونتج من لقائهما نقص في الطاقة فإنها ستحافظان على هذا اللقاء وستبقيان قريبتين من بعضهما، وحينها تقول: إنهما مرتبطتان ببعضهما بعضاً، ولن تنفصلا إلا إذا زودتا بطاقة تعوض النقص الذي حصل نتيجة ترابطهما. أنظر الشكل (2-3).
الشكل (2-3): علاقة الترابط بين الذرات بطاقتها.
3- الترابط والنشاط الكيميائي
درست سابقاً أن التفاعل الكيميائي بين ذرات العناصر يعني تكوين روابط بينها؛ فتفاعل الصوديوم مع الكلور يعني ترابط ذراتهما ببعضها، واحتراق الكربون يؤدي إلى ترابط ذراته بذرات الأكسجين.

اكتب معادلات موزونة تمثل التفاعلين السابقين.

فالنشاط الكيميائي لعنصر ما هو الدافع لدى ذراته لتكوين روابط، وإن الإلكترونات الواقعة في مستوى الطاقة الأخير هي المسؤولة عن تكوين الروابط بين الذرات.
ومن المعروف لديك أن الغازات النبيلة (الخاملة) ليس لها استعداد للترابط معاً؛ فذراتها تبقى منفصلة ومستقلة في العنصر، وضعف النشاط هذا يتبعه صعوبة في تكوين الروابط.
ما الذي يجعل العناصر النبيلة خاملة نسبياً (قليلة النشاط)؟
يُظهر توزيع الإلكترونات في ذرات هذه العناصر أن المستوى الرئيس الأخير للطاقة ممتلىء بالإلكترونات.