مقدّمة لفصل المبنى والترابُط

في الطبيعة وبشكل اصطناعيّ أيضًا، في المختبر، في الصناعة، في المطبخ وفي أماكن كثيرة أخرى، يمكن أن نجد عناصر، أيّ تركيبات كيميائيّة مكوّنة من نوع واحد من الذرّات. لكن هناك أيضًا مركّبات مكوّنة من عدّة أنواع ذرّات.
المركّبات، وغالبيّة العناصر أيضًا، مكوّنة من عدّة ذرّات كوَّنَت رابطًا كيميائيًا فيما بينها.

في كلّ عمليّة كيميائيّة، تحدُث تغيُّرات في الطاقة جراء تكوين أو تفكيك الروابط بين جُسَيمات المادّة. سنتطرّق إلى هذا الموضوع في فصل المبنى والترابُط، وسنتوسّع فيه في فصل الطاقة فيما بعد.

تجدر الإشارة إلى أنّه عند تكوين الروابط، تنطلق طاقة مساوية لمقدار الطاقة المطلوبة لتفكيكها.

في هذا الفصل سنتعلّم كيف تتكوّن الروابط الكيميائيّة، وأيّ روابط يمكن أن تتكوّن. في الفصول المتقدّمة، سنتعلّم عن طاقة الرابط الكيميائيّ. هناك الكثير من الأسئلة حول الروابط الكيميائيّة. سنجيب عن البعض منها في فصل المبنى والترابُط، وعن البعض الآخر في الفصول المتقدّمة أكثر.

إضافةً لذلك، سنتعرّف على الموادّ التي نحصل عليها في أعقاب تكوين الروابط الكيميائيّة المختلفة، وكيف يمكننا إدراجها ضمن العائلات الكيميائيّة التي تميّزها في الطبيعة.

سنعرّف أيضًا على صفات المواد التي تتكوّن في أعقاب تكوُّن الروابط الكيميائيّة. سنشرح عن العلاقة بين المبنى الداخليّ للمادّة (المستوى الميكروسكوبيّ) وصفات المادّة التي نراها أو نقيسها (المستوى الماكروسكوبيّ).

يمكن تصنيف تكوُّن الروابط الكيميائيّة على جانبَيْن.
الجانب الأوّل متعلّق بتغيُّرات الطاقة التي تحدُث خلال عمليّة تكوُّن الرابط الكيميائيّ. في هذا الفصل، لن نتدخُل في حسابات الطاقة التي ترافق التغيُّرات في الروابط الكيميائيّة.

الجانب الثاني متعلّق بقاعدة الأوكتيت، وهي قاعدة تعتمد على عدد كبير من العمليّات التي تمّت مشاهدتها وفحصها، والتوصّل منها إلى القاعدة.

تنصّ قاعدة الأوكتيت على أنّ كلّ العناصر تميل إلى تكوين حالة جديدة، حيث يصبح مستوى الطاقة الأخير المعبّأ بالإلكترونات، في أعقاب تكوين رابط كيميائيّ جديد، مليئًا بـ 8 إلكترونات بشكل عام. ومن هنا مصدر الاسم “أوكتيت” (أيّ ثمانية)، كما في السلّم الموسيقيّ (أوكتافا) المكوّن من ثماني نغمات، من نغمة الدو حتى نغمة الدو التي تليها.

تبيِّن القاعدة أنّ غالبيّة العناصر، لكن ليس كلّها وليس في أيّ حالة (هنا أيضًا يوجد شواذ)، تميل لتكوين روابط كيميائيّة مع عناصر أخرى. في أعقاب تكوين هذه الروابط، يطرأ تغيير على ترتيب الإلكترونات في الذرّات، وبالتالي تطرأ تغييرات في منظومة بعض مداراتها. في أعقاب تكوُّن الروابط، يتمّ الحصول على مستويات طاقة خارجيّة مليئة (الأخيرة المعبّأة بالإلكترونات)، تشبه مستويات الطاقة للغازات الخاملة. مستوى الطاقة الخارجيّ المليء، يدلّ على الاستقرار الكيميائيّ.

هذه الحقيقة يمكن أن تفسّر سبب عدم تكوين الغازات الخاملة، التي تتميّز بمستويات طاقة خارجيّة مليئة، للروابط الكيميائيّة. نذكر أنّه في السنوات الأخيرة، أصبح بالإمكان تكوين مركّبات تحتوي على غازات خاملة، وذلك في شروط مختبر خاصّة. لا يتمّ تعليم هذا الموضوع في تخصًّص الكيمياء في المدارس.

وهذه فرصة لنذكّركم أنّ مستوى الطاقة الخارجيّ يحتوي على إلكترونات تسمّى إلكترونات تكافؤ/فالنتيّة.