العناصر والمركبات الكيميائية

المادة

تعبّر المادّة عن العناصر والمركّبات الكيميائيّة في الحالة الطبيعيّة، أو المُنتجة من خلال طرق المعالجة الصناعيّة للمواد والتي تستخدم التفاعلات الكيميائيّة المختلفة لتكوين المادّة المطلوبة، ومن الأمثلة عليها؛ المعادن، والمذيبات كالأستون، والأصباغ، وأنواع الوقود المختلفة وغيرها.

العناصر الكيميائيّة

تعريف العنصر

يعبّر العنصر عن المادّة التي لا يمكن تفكيكها باستخدام الوسائل الكيميائيّة، وعلى الرغم من أنّ العناصر لا تتأثّر بالتفاعلات الكيميائيّة إلّا أنّ هناك عناصر حديثة يمكن أن تتشكّل باستخدام التفاعلات النووية.

يُعبَر عن العنصر الكيميائي بعدد البروتونات التي يحتويها، وذلك لأنّ الذرّات المكوّنة للعنصر تحتوي على نفس عدد البروتونات، ولكن قد يختلف عدد الإلكترونات والنيترونات، حيث إنّ تغيير نسبة الإلكترونات للبروتونات في الذّرة يكوّن ما يُسمّى بالأيونات، أمّا تغيير نسبة النيترونات للبروتونات يكوّن ما يُسمّى بالنظائر.

على الرغم من ترتيب الجدول الدوريّ لمئة وثمانية عشر عنصراً إلّا أنّ العناصر المعروفة في الطبيعية عددها مئة وخمسة عشر فقط، حيث اعتُقد أنّ كل من العناصر 113، و115، و118 موجودة ولكنّها بحاجة إلى تأكيد للحصول على مكان في الجدول الدوريّ، كما أشارت الأبحاث بوجود عنصر رقم 120، وعندما يتم تأكيد وجوده سيتم تغيير الجدول الدّوري لاستيعاب العنصر الجديد.

أمثلة على العناصر الكيميائيّة

إنّ أي نوع من أنواع الذرّات الموجودة في الجدول الدّوري هي مثال على العنصر، ومنها:

• النحاس.
• الحديد.
• النيون.
• السيزيوم.
• الكربتون وهو عنصراً غازيّاً.
• البروتون؛ حيث يمثّل البروتون الوحيد عنصر الهيدروجين.

ترتيب العناصر في الجدول الدوريّ

تُصنّف العناصر في الجدول الدوري نسبةً لخصائصها الدّورية، حيث تُصنّف بحسب خصائصها الفيزيائيّة والكيميائيّة، ويمكن معرفة هذه الخصائص من خلال النظر في الجدول الدّوري للمواد، أو تحليلها عن طريق ترتيب الإلكترونات في العنصر، وتميل العناصر إلى كسب أو فقد الإلكترونات للوصول إلى حالة الاستقرار، ويحتوي الجدول الدّوري على عناصر كيميائيّة مستقّرة وهي العناصر النبيلة أو الغازات النيبلة وتظهر في المجموعة الثامنة من الجدول الدّوري.

هناك ترتيبان آخران للعناصر بالإضافة لما سبق، الأول أنّه يمكن التحرّك بالجدول الدّوري من اليسار إلى اليمين عند إضافة إلكترون واحد إلى الذّرة، وعند الإضافة فإن التجاذب النووي للإلكترونات الموجودة في المدارات الخارجيّة سيزداد، وبالتالي ستصبح الإلكترونات أقرب للنواة وستصبح الرابطة أقوى، أمّا الترتيب الثاني فيشير إلى حالة الإلكترونات عند النزول من الأعلى إلى الأسفل في الجدول حيث إنّ الرابطة بين الإلكترونات الخارجيّة ستصبح أضعف، ويحدث ذلك بسبب عدد الإلكترونات الذي يملأ مستويات الطّاقة حول النواة يزداد كلّما اتجهنا إلى الأسفل في المجموعة الواحدة، حيث إنّ مستويات الطّاقة الممتلئة تحجب قوّة جذب النواة للإلكترونات، وتفسّر هذه الترتيبات خصائص العناصر في الجدول الدّوري وهي: نصف القطر الذرّي، وطاقة التأين، وتقارب الإلكترونات، والسالبية الإلكترونية.

المركّب الكيميائيّ

تعريف المركب الكيميائي

يعبّر مصطلح المركّب الكيميائيّ عن المادّة الكيميائيّة المكوّنة من ترابط ذرتين أو أكثر معاً عن طريق التفاعلات الكيميائيّة كالروابط التشاركيّة، أو الأيونيّة، ويُطلق عليه أيضاً اسم الجزيء مع الحفاظ على التمييز بين أنواع الروابط التي توجد في الجزيء.

أمثلة على المركّبات الكيميائيّة

يوجد عدد كبير من المركّبات الكيميائيّة، ومنها:

• الماء ، والذي ينتج بسبب تفاعل ذرة من عنصر الأكسجين مع ذرتين عنصر الهيدروجين.
• بيروكسيد الهيدروجين، والذي ينتج بسبب تفاعل ذرتين من عنصر الأكسجين، مع ذرتين من عنصر الهيدروجين.
• الملح ، وهو المركّب الناتج عن تفاعل عنصر الصوديم، مع عنصر الكلور.
• بيكربوات الصورديم، وينتج بسبب تفاعل عدد من عناصر الهيدروجين، والصوديم، والكربون، وثلاث ذرّات من الأكسجين .
• الأوكتان، وهو المركّب الناتج عن تفاعل ثماني ذرات من الكربون مع ثماني عشرة ذرّة من الهيدروجين.

أنواع الروابط بين المركّبات الكيميائيّة

ترتّب الذّرات نفسها بحسب أكثر النماذج استقراراً، حيث إنّها تميل إلى ملء مدار الإلكترونات الأخير، وللحصول على هذه النتائج فإنها تتفاعل مع الذرّات الأخرى، ويُعبّر عن القوّة التي تحافظ على بقاء الذرّات معاً في جزيئات باسم الرابطة الكيميائية، حيث يوجد رابطتين أساسيتين وروابط ثانوية وهي:

• الرابطة الأيونيّة: في هذه الرابطة يتم انتقال إلكترون، وبالتالي فإنّ إحدى الذرّات ستفقد إلكتروناً وتحمل الشحنة الموجبة وأحداها ستكسب إلكتروناً وتحمل الشحنة السالبة، ولأنّ الشحنات المتعاكسة تتجاذب فإنّ الذرّات سترتبط معاً لتشكيل جزيئات.
• الرابطة التشاركيّة: تعتبر هذه الرابطة هي الرابطة الأكثر انتشاراً بين الجزئيات العضويّة، حيث تعبّر هذه الرابطة عن تشارك الإلكترونات بين ذرتيّن، حيث تشكّل أزواج الإلكترونات المتشاركة مداراً جديداً يدور حول الذرتيّن، مما يكوّن الجزيء، وهناك رابطتان ثانويتان للرابطة التشاركيّة، وهما الرابطة القطبية، والرابطة الهيدروجينيّة.
• الرابطة القطبيّة: قد تنتج عوامل جذب مختلفة في الإلكترونات بسبب ارتباط ذرتين معاً عن طريق الرابطة التشاركيّة مما يؤدّي إلى إنتاج شحنات موزّعة بشكلٍ غير متساوٍ، ويُطلق على هذه النتيجة باسم الرابطة القطبيّة، وهي حالة وسطى بين الرابطة الأيونيّة والتشاركيّة؛ حيث ينتج عنها شحن أحد طرفي الجزيء بشحنة سالبة قليلة، والآخر بشحنة موجبة قليلة، إنّ الشحنات غير المتساوية لمسافات قليلة تعتبر مهمّة على الرغم من أنّ النتيجة لشحنة الجزيء في هذا النوع من الجزيئات تكون متعادلة، ومثالاً على ذلك مركّب الماء ؛ فإنّ نهاية الأكسجين مشحونة بشحنة موجبة طفيفة، والهيدروجين بشحنة سالبة طفيفة، وتكمن أهميّة الرابطة القطبية في توضيح لماذا بعض المواد تذوب في الماء بسهولة والبعض الآخر لا يذوب.
• الرابطة الهيدروجينيّة: بسبب الرابطة القطبيّة بين جزيئي الماء فيمكن تشكيل ارتباط آخر يُعرف بالرابطة الهيدروجينيّة، حيث تجذب ذرّة الهيدروجين بفعل الكهروسلبيّة ذرة واحدة من الأكسجين لجزء الماء المجاور، وبالتالي فإنّ جزيئات الماء ترتبط معاً عبر الرابطة الهيدروجينيّة، وعلى الرغم من أنّ قوّة هذه الرابطة هي 1/20 إلّأ أنّها كافية للتأثير على تكوين الماء، وإعطائه خصائصه الفريدة؛ كالتوتر السطحي، ودرجة حرارة معيّنة، وحرارة التبخّر .