تعريف الرابطة التساهمية
الرابطة التساهمية تعد واحدة من الأنماط الأساسية للروابط الكيميائية، وتعتبر من أضعف الروابط التي تربط الذرات ببعضها البعض. يتم تشكيلها عندما تتشارك ذرتان أو أكثر في زوج أو أكثر من الإلكترونات، مما يؤدي إلى تحقيق حالة من التوازن والاستقرار الكيميائي. يتعلق هذا الترابط بالجذب الإلكتروستاتيكي وينشأ عند انخفاض الطاقة الإجمالية للذرات المترابطة مقارنة بالطاقة في حالة الذرات المعزولة.
تميل الذرات إلى المساهمة بأزواج من الإلكترونات لتحقيق ما يعرف بقانون الثمانية (بالإنجليزية: octet rule)، الذي يشير إلى أن الذرات تسعى إلى الارتباط حتى يصل عدد الإلكترونات في غلافها الخارجي إلى ثمانية، مما يعزز استقرار الجزيئات، حيث تكون المدارات مشغولة بالكامل.
أنواع الروابط التساهمية بحسب عدد أزواج الإلكترونات
يحدد عدد أزواج الإلكترونات المشتركة بين ذرتين نوع الرابطة التساهمية الناتجة، وفيما يلي أنواع هذه الروابط:
الرابطة الأحادية (Single Bond)
تمثل الرابطة التي تشارك فيها كل ذرة بزوج واحد من إلكترونات الغلاف الخارجي (إلكترونات التكافؤ). ومن الأمثلة على ذلك الرابطة الأحادية بين ذرات الهيدروجين (H2)، والتي يمكن تمثيلها بالصورة (H–H)، وتعتبر هذه الرابطة أضعف مقارنة بالروابط الثنائية والثلاثية، لكنها أكثر استقراراً.
الرابطة الثنائية (Double Bond)
هي الرابطة التي تشارك فيها كل ذرة بزوجين من إلكترونات التكافؤ، أي أربعة إلكترونات. ومن الأمثلة على ذلك الرابطة الثنائية في جزيء ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والتي تتمثل بالصورة (O=C=O)، وتعتبر هذه الرابطة أقوى من الأحادية، لكنها أقل استقراراً.
الرابطة الثلاثية (Triple Bond)
تشكل الرابطة التي تشارك فيها كل ذرة بثلاثة أزواج من إلكترونات التكافؤ، أي ستة إلكترونات. ومن الأمثلة على ذلك الرابطة الثلاثية بين ذرات غاز النيتروجين (N2)، التي يمكن تمثيلها بالصورة (N≡N). تعتبر هذه الرابطة الأضعف بين الأنواع الثلاثة للروابط التساهمية.
أنواع الروابط التساهمية بحسب القطبية
تصنف الروابط التساهمية إلى نوعين بناءً على القطبية:
- الروابط التساهمية القطبية؛ تنشأ هذه الروابط عندما لا تتوزع الإلكترونات المشتركة بالتساوي بين الذرات، حيث تمتلك كل ذرة مستوى كهرسالبية مختلف، مما يجعل الذرات ذات الكهرسالبية الأعلى تجذب الإلكترونات بشكل أقوى، وهذا يؤدي إلى وجود توزيع غير متساوٍ للإلكترونات. من الأمثلة على ذلك الماء (H2O) والأوزون (O3) والكبريتيد (S2−).
- الروابط التساهمية غير القطبية؛ تتشكل هذه الروابط عندما تُشارك الذرات إلكتروناتها بشكل متساوٍ، أي أن جميع الذرات لها نفس مستوى الكهرسالبية لأنها تنتمي إلى نفس نوع العناصر. تؤدي هذه المساواة إلى إلغاء التأثيرات الكهرسالبية، لذا تُعتبر الذرات مرتبطة بشكل متساوٍ. تحدث هذه الروابط عادةً في الجزيئات الغازية، ومن الأمثلة عليها غاز الهيدروجين (H2) وغاز النيتروجين (N2).
أنواع الروابط الكيميائية القوية
تنتج الروابط الكيميائية القوية من انتقال الإلكترونات أو التجاذب الكهروستاتيكي بين الذرات، مما يفضي إلى حالة من الاستقرار للذرة، وهي الحالة التي لا تحتاج فيها الذرات إلى التفاعل لعدم وجود ضغط داخلي عليها. تتشكل أنواع مختلفة من الروابط بين الذرات، بما في ذلك الرابطة التساهمية المذكورة سابقاً، فيما يلي أنواع أخرى من الروابط:
- الرابطة الأيونية: تحدث هذه الرابطة عندما تقوم ذرة بالتخلي عن أحد إلكتروناتها لذرة أخرى لتحقيق استقرار كليهما. يتغير خلال هذا النوع من التفاعل خصائص الذرات، بعكس الروابط التساهمية، وعادة ما تشمل عناصر فلزية وغير فلزية. مثال شائع على هذه الرابطة هو كلوريد الصوديوم، المعروف بملح الطعام.
- الرابطة المعدنية: تعتبر الرابطة المعدنية نوعاً رئيسياً من الروابط الكيميائية بين ذرات المعادن، حيث تمتلك خصائص مشتركة مع الروابط الأيونية والتساهمية. من الناحية الكيميائية، تعتبر المعادن مانحة للإلكترون، إذ تحتاج للتخلي عنها لتكون مستقرة. ومع ذلك، نظرًا لأنها محاطة بذرات معدنية أخرى لا ترغب في قبول تلك الشحنات، تتجمع الإلكترونات ويظل الجميع يمتلكها لبعض الوقت مما يؤدي إلى تشكيل الروابط التساهمية. تتميز الروابط المعدنية بطاقة أقل مقارنة بالأنواع المذكورة، مما يجعلها الأكثر استقراراً.