مفهوم قوى التجاذب بين الجزيئات وانواعه

القوى بين الجزيئات هي القوى التي تعمل بين الجزيئات ، يعتمد نوع القوى بين الجزيئات في مادة ما على طبيعة الجزيئات ، الجزيئات القطبية لها توزيع غير متكافئ للشحنة ، مما يعني أن أحد أجزاء الجزيء موجب قليلاً والجزء الآخر سلبي قليلاً ،  يقال أن الجزيء ثنائي القطب ، الجزيئات غير القطبية لها توزيع متساوٍ للشحنة .

مفهوم قوى التجاذب بين الجزيئات

بحث عن قوى التجاذب

، القوى بين الجزيئات هي قوى الجذب أو التنافر التي تعمل بين الجسيمات المجاورة (الذرات أو الجزيئات أو الأيونات) ، هذه القوى ضعيفة مقارنة بالقوى داخل الجزيئية ، مثل الروابط التساهمية أو الأيونية بين الذرات في الجزيء ، على سبيل المثال ، الرابطة التساهمية الموجودة داخل جزيء كلوريد الهيدروجين (HCl) أقوى بكثير من أي روابط قد تتشكل مع الجزيئات المجاورة.

تحدد القوى بين الجزيئات الخواص الحجمية مثل نقاط انصهار المواد الصلبة ونقطة غليان السوائل ، تغلي السوائل عندما يكون للجزيئات طاقة حرارية كافية للتغلب على قوى الجذب بين الجزيئات التي تربطها ببعضها البعض ، وبالتالي تشكل فقاعات من البخار داخل السائل ، وبالمثل ، تذوب المواد الصلبة عندما تكتسب الجزيئات طاقة حرارية كافية للتغلب على القوى بين الجزيئات التي تحبسها في مكانها في المادة الصلبة. [1]

القوى بين الجزيئات هي كهرباء بطبيعتها ؛ أي أنها تنشأ من التفاعل بين الأنواع الموجبة والسالبة الشحنة ، مثل الروابط التساهمية والأيونية ، التفاعلات بين الجزيئات هي مجموع كل من المكونات الجذابة ، نظرًا لأن التفاعلات الكهروستاتيكية تتراجع بسرعة مع زيادة المسافة بين الجزيئات ، فإن التفاعلات بين الجزيئات هي الأكثر أهمية للمواد الصلبة والسوائل ، حيث تكون الجزيئات قريبة من بعضها البعض ،  تصبح هذه التفاعلات مهمة للغازات فقط عند ضغوط عالية جدًا ، حيث تكون مسؤولة عن الانحرافات المرصودة عن قانون الغاز المثالي عند الضغوط العالية. [4]

خصائص مثل نقاط الانصهار والغليان هي مقياس لمدى قوة الجاذبية بين الذرات الفردية والجزيئات ،  (نسمي هذه القوى بين الجزيئات على عكس القوى داخل الجزيئية – القوى داخل الجزيء.) ، كل هذا ينبع من هذا المبدأ العام ،  عندما تصبح الروابط أكثر استقطابًا ، تصبح الشحنات على الذرات أكبر ، مما يؤدي إلى زيادة الجذب بين الجزيئات ، مما يؤدي إلى نقاط غليان أعلى.

هناك عدة أنواع من القوى الجذابة بين الجزيئات ،

قوى التشتت وقوى ثنائية القطب

، الرابطة الهيدروجينية ، و التفاعل الأيون ثنائية القطب ، تسمى القوات الثلاثة الأولى مجتمعة أيضًا قوات فان دير فال ، جميع قوى الجذب الجزيئية ذات طبيعة كهروستاتيكية ، أي أنها تنطوي على عوامل جذب بين الأنواع الإيجابية والسلبية ، تختلف نقاط قوة هذه القوى الجذابة على نطاق واسع ، على الرغم من أن القوى بين الجزيئات بين الجزيئات الصغيرة عادة ما تكون ضعيفة مقارنة بالقوى داخل الجزيئية التي تربط الذرات معًا داخل الجزيء.

أنواع القوى بين الجزيئات

يمكن استخدام التفاعل بين القوى بين الجزيئات لوصف كيفية تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض ، تحدد قوة أو ضعف القوى بين الجزيئات حالة مادة ما (على سبيل المثال ، صلبة ، سائلة ، غازية) وبعض الخصائص الكيميائية (على سبيل المثال ، نقطة الانصهار ، الهيكل) ، هناك أربع فئات رئيسية من التفاعلات بين الجزيئات وكلها مظاهر مختلفة لـ “جذب الشحنات المعاكسة”.

تفاعل أيون ثنائي القطب

تفاعل إلكتروستاتيكي يشتمل على ثنائي القطب مشحون جزئيًا لجزيء واحد وأيون مشحون بالكامل ، يحدث تفاعل ثنائي القطب عندما يصادف أيون جزيء قطبي ، في هذه الحالة ، تحدد شحنة الأيون أي جزء من الجزيء يجتذب وأي جزء ينفر ،ينجذب الكاتيون أو الأيون الموجب إلى الجزء السلبي من الجزيء ويصده الجزء الموجب ، ينجذب الأنيون أو أيون سالب إلى الجزء الموجب من الجزيء ويصده الجزء السالب.

مثال على تفاعل أيون ثنائي القطب هو التفاعل بين أيون الصوديوم والماء (H2O) حيث ينجذب أيون الصوديوم وذرة الأكسجين لبعضهما البعض ، بينما يتنافر كل من الصوديوم والهيدروجين من بعضهما البعض .

الرابطة الهيدروجينية

الروابط الهيدروجينية هي نوع من القوة ثنائية القطب التي تحدث عندما ترتبط ذرة الهيدروجين بذرة عالية الكهربية (أكسجين ، فلور ، نيتروجين) ،تنجذب ذرة الهيدروجين الموجودة على جزيء واحد إلى الذرة الكهربية على الجزيء الثاني ، الروابط الهيدروجينية مهمة بشكل لا يصدق في علم الأحياء ، لأن الروابط الهيدروجينية تحافظ على قواعد الحمض النووي مقترنة معًا ، مما يساعد الحمض النووي في الحفاظ على هيكله الفريد.

الرابطة الهيدروجينية هي نوع خاص من التفاعل ثنائي القطب الذي يحدث بين الزوج الوحيد لذرة عالية الكهربية (عادةً N أو O أو F) وذرة الهيدروجين في رابطة N · H أو O · H أو F · H  ، يمكن أن تتكون الروابط الهيدروجينية بين جزيئات مختلفة (الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات) أو بين أجزاء مختلفة من نفس الجزيء (الرابطة الهيدروجينية داخل الجزيئية).

أمثلة على ارتباط الهيدروجين – حمض الخليك – بروبانول – إيثيل أمين – HF – أسيتاميد – H – الرابطة في العمل – يزيد – نقاط الغليان . [3]

تفاعلات ثنائي القطب – ثنائي القطب

ثنائي القطب هي نوع من التجاذب بين الجزيئات – عوامل الجذب بين جزيئين ، تفاعلات ثنائي القطب ثنائي القطب هي تفاعلات كهروستاتيكية بين ثنائيات أقطاب دائمة لجزيئات مختلفة ، تعمل هذه التفاعلات على محاذاة الجزيئات لزيادة الجاذبية

تحدث قوى ثنائي القطب بين الجزيئات ذات ثنائيات القطب الدائمة (أي الجزيئات القطبية) ، بالنسبة للجزيئات ذات الحجم والكتلة المتشابهة ، تزداد قوة هذه القوى مع زيادة القطبية ،  يمكن للجزيئات القطبية أيضًا أن تحفز ثنائيات الأقطاب في الجزيئات غير القطبية ، مما يؤدي إلى قوى ثنائية القطب التي يسببها ثنائي القطب.

يحدث تفاعل ثنائي القطب عندما يقترب جزيئين قطبيين من بعضهما البعض ، ينجذب الجزء الموجب الشحنة من جزيء واحد إلى الجزء السالب الشحنة من جزيء آخر ، نظرًا لأن العديد من الجزيئات قطبية ، فهذه قوة مشتركة بين الجزيئات.

مثال على تفاعل ثنائي القطب – ثنائي القطب هو التفاعل بين جزيئين من ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، حيث تنجذب ذرة الكبريت لجزيء واحد إلى ذرات الأكسجين في الجزيء الآخر.

مثال: تعتبر رابطة Hydrogen مثالًا محددًا للتفاعل ثنائي القطب ثنائي القطب الذي يتضمن دائمًا الهيدروجين ، تنجذب ذرة الهيدروجين جزيء واحد إلى ذرة كهربية من جزيء آخر ، مثل ذرة الأكسجين في الماء.

أحادي القطب الكهربائي هو شحنة واحدة ، في حين أن ثنائي القطب عبارة عن شحنتين متعاكستين متقاربتين مع بعضهما البعض. تسمى الجزيئات التي تحتوي على ثنائيات الأقطاب الجزيئات القطبية وهي وفيرة جدًا في الطبيعة ، على سبيل المثال ، يحتوي جزيء الماء (H2O) على عزم كهربائي دائم ثنائي القطب ، لا تتركز شحنتها الموجبة والسالبة في نفس النقطة ؛ يتصرف مثل عدد قليل من الشحنات المتساوية والمتقابلة مفصولة بمسافة صغيرة ، تعطي عوامل الجذب ثنائية القطب هذه الماء العديد من خصائصه ، بما في ذلك التوتر السطحي العالي.  [1]

قوى تشتت فان دير فال (“قوات لندن”)

تُعرف قوة تشتت لندن أيضًا باسم LDF ، أو قوى لندن ، أو قوى التشتت ، أو قوى ثنائية القطب اللحظية ، أو قوى ثنائي القطب المستحثة ، أو قوة ثنائي القطب المستحثة بفعل ثنائي القطب ، تنتج قوى تشتت لندن من التفاعلات الكولومبية بين ثنائيات الأقطاب اللحظية ، توجد قوى التشتت بين جميع الجزيئات (والذرات) وعادة ما تكون أكبر بالنسبة للجزيئات والجزيئات الأثقل والأكثر استقطابًا ذات المساحات السطحية الأكبر.

قوة تشتت لندن ، القوة بين جزيئين غير قطبين ، هي أضعف القوى بين الجزيئات ، تنجذب إلكترونات جزيء واحد إلى نواة الجزيء الآخر ، بينما تتنافر إلكترونات الجزيء الآخر ، يحدث ثنائي القطب عندما تتشوه سحب الإلكترون للجزيئات بواسطة القوى الكهروستاتيكية الجذابة .  [2]

• مثال على قوى تشتت لندن هو التفاعل بين مجموعتي ميثيل (-CH3).
• المثال الثاني لقوة تشتت لندن هو التفاعل بين جزيئات غاز النيتروجين (N2) وغاز الأكسجين (O2) ، لا تنجذب إلكترونات الذرات إلى نواتها الذرية فحسب ، بل تنجذب أيضًا إلى البروتونات في نواة الذرات الأخرى.