التجاذب في علم الكيمياء هو التقارب، وقوى التجاذب هي تلك القوة التي ينتج عنها تقارب بين جسمين، فكيف تختلف أنواع قوى التجاذب بين ذرات الجزيء الواحد وبين الجزيئات وبعضها؟ تعرف على المزيد من التفاصيل والمعلومات الهامة عبر هذا الـ بحث عن قوى التجاذب والذي يتناول تعريفها وأنواعها ومدى تأثيرها على الأجسام من حولنا.
ما هي قوى التجاذب؟
تنقسم قوى التجاذب إلى نوعين؛
- قوى الترابط الجزيئية وهي المسؤولة عن ترابط ذرات الجزيء الواحد معًا، والحفاظ على خصائص الجزيء الكيميائية.
- قوى التجاذب بين الجزيئات وهي تلك القوى التي تجمع بين جزيئات المادة الواحدة، وهي المسؤولة عن الخواص الفيزيائية للمادة ككل.
أولًا: قوى الترابط الجزيئية
قوى الترابط الجزيئية هى روابط كيمائية يؤدي تغييرها إلى تحويل الجزيء إلى مادة جديدة ذات طبيعة كيميائية مختلفة. هناك ثلاثة أشكال توضح ماهية قوى التجاذب والروابط، وإليك ملخص قوى التجاذب بين الجزيئات والفرق بين كل منهما:
الروابط الأيونية:
- وهي التي تتشكل نتيجة تجاذب أيون سالب وآخر موجب، وتسمى الطاقة الناتجة عنها باسم طاقة الرابطة الأيونية، وتعتمد قوتها على عدة عوامل مثل شحنة الأيون ونصف القطر الذري.
- مثال: الرابطة الأيونية في مركب كلوريد الصوديوم، حيث يحتوي الصوديوم على أيون موجب، ويحتوي الكلور على أيون سالب، ويمكننا التعبير عن الرابطة كما يلي:
- Na + Cl → Na+ + Cl− → NaCl
الروابط التساهمية:
- وهي باختصار الرابطة التي تحدث عند وجود أكثر من أيون في الذرة، ولها نوعان؛ روابط سيجما وتتم بين زوج من الإلكترونيات السالبة والموجبة، وروابط تساهمية متعددة وتحدث بين أكثر من إلكترونين.
- غالبًا ما تتم الروابط التساهمية بين اللافلزات وتكون أكثر قوة مقارنة بالرابطة الأيونية، ومن أشهر الأمثلة على الجزيئات التساهمية جزيء الماء، والرابطة التساهمية الثنائية بين ذرة الأكسجين وذرتي الهيدروجين:
- 2H + O → 2H+ + O-− → H2O
الروابط الفلزية:
- وهي قوة التجاذب الكهربائية الناتجة بين الأيونات الموجبة والإلكترونات السالبة، ويحدث هذا النوع من الروابط بين العناصر الفلزية بسب انخفاض سالبيتها الكهربية.
- وتعتبر هذه الروابط الفلزية هي السبب وراء جودة التوصيل الكهربي والحراري للفلزات؛ بسبب حرية حركة الإلكترونات بين الذرات.
ثانيًا: أنواع قوى التجاذب بين الجزيئات
توصف قوى التجاذب بين الجزيئات بأنها الروابط الفيزائية حيث ينتج عنها تغييرات فيزيائية في خواص المادة مثل المرونة والنفاذية ودرجة الغليان ودرجة الانصهارـ ويتمثل هذا النوع من القوى في ثلاثة أشكال:
1- قوى فانديرفالر وتعرف أيضًا باسم (قوى لندن التشتتية) وهي عبارة عن قوى ضعيفة مؤقتة تنشأ بين الجزيئات نتيجة حركة الإلكترونات.
- تزداد قوتها بزيادة حجم الجزيئات ولكن مقارنة بأنواع الروابط الأخرى فهي الأضعف على الإطلاق، بجانب كونها مؤقتة وغير دائمة.
2- القوى القطبية وهذا النوع من القوى إما أن يكون ترابط بين أيون وجزيء غير قطبي مثل ترابط أيونات الحديد
مع جزيئات الأكسجين في الدم،
- أو أيون وجزيء قطبي مثل أيونات الصوديوم وجزيئات الماء في محلول كلوريد الصوديوم،
- أو قوى ترابط بين جزيء قطبي وآخر غير قطبي، مثل جزيئات الأكسجين المذاب مع الماء.
3- الروابط الهيدروجينية وهي الروابط التي تنشأ في حالة تواجد ذرة الهيدروجين بين ذرتين لهما كهروسالبية عالية؛
بسبب ارتباط إحداهما تساهميًا مع الهيدروجين.
- الروابط الهيدروجينية أضعف من التساهمية في حين أنها أقوى من القطبية وفاندرفالز.
- إذا اتخذنا الماء كمثال على الروابط الهيدروجينية سنجد أنها تسبب ارتفاع درجة غليانه، بجانب أنها تحافظ على المسافات بين الجزيئات.
قوة التجاذب الكهربائية
- عام 1928 وجد العالم الألماني (Fritz London) أن الغازات الخاملة مثل الهيليوم يمكن تحويلها بسهولة من الحالة الغازية
إلى السائلة بتخفيض درجة الحرارة! - فاستدل العالم على وجود قوى تجاذب بين جزئاتها، فأطلق عليها اسم قوى لندن (London Forces) وبعد إجراء المزيد
من الأبحاث اتضح أنها متواجدة في كل المواد.
لماذا تظهر جزيئات الماء على هيئة شبكة بلورية رغم تكون الجزيء من ثلاث ذرات فقط؟
وجود زوجين من الإلكترونات الحرة في ذرة الهيدروجين أدى إلى إنشاء رابطة هيدروجينية بين ذرة الأكسجين والهيدروجين
المتواجدة في مركب آخر، لذلك تظهر جزئيات الماء على هيئة شبكة.
ولكن إذا لاحظنا ذرات النشادر التي تظهر على هئية تفرعات شجيرية سنجد أن زوج الإلكترونات الحر في ذرة النیتروجین لا یمكنه عمل رابطة ھیدروجینیة مع ذرة ھیدروجین جزيء آخر إلا في اتجاه واحد.
