كيف يتم تخليق مادة جزيئية ؟

تاريخ المواد

تمر عملية إعداد مادة من عملية طويلة تبدأ من المادة الأولية إلى أن تصبح منتجا.

ونذكر سببين أساسيين في هذه العملية:

1- الرابطة المكافئة إسهاميا covalente التي يقوم عليها وجود الجزيئات المستقرة (ثنائي الهيدروجين dihydrogene، H2 أو فلورور الهيدروجين HF).

2- التفاعل ما بين الجزيئات الذي تقوم عليه بنية الجزيئات الصلبة.

ومن المشاكل المهمة للتشكل الذي يتيح الانتقال من منظومة جزيئية، مخصص لها خصائص لازمة، إلى المادة.

ويقوم وجود جزيء على التفاعل بين الذرات التي يحتوي عليها. وبترتيب وباستيفاء المداريات الذرية تتكون مداريات جزيئية تصف الإلكترونات في الجزيء، وفي H2، يشكل المداريات الذريان مداريين جزئيين بطاقة أكثر انخفاضا (يقال لها مرنة Liante). ويظل المداري الأعلى خاليا (غير مرن antiliante) والجزيء أكثر استقرارا من الذرات المنفصلة. وتشكل إلكترونات الترابط رابطة مزدوجة. وتكون مشتركة بالتساوي بين الذرتين. ويقال: إن الرابطة ذات تكافؤ إسهامي. ولكسر الرابطة يجب الحصول على كمية كبيرة من الطاقة (نحو 450 كيلوجول لكل مول أو kJ 1/mol، والمول mole هو وحدة كمية المادة). وبالعكس فإن الجزيء HF يتشكل من ذرتين مختلفتين. وتكون الرابطة HF أيضا أكثر قوة من تلك الخاصة بــ  kJ 1/mol  550 : H2 لكن زوجي الرابطة لا يكون مشتركا بطريقة متساوية بين H و F، ويكون منجذبا بواسطة ذرة الفلور، أكثر سلبية كهربائية، ويظهر عزما ثنائي الاستقطاب ينتقل من الفلور نحو الهيدروجين، وتصبح الرابطة أيونية جزئيا. وتشكل ستة إلكترونات أخرى للفلور ثلاث ثنائيات غير مرنة. وثنائي الاستقطاب الكهربائي هو سبب التفاعلات ما بين الجزيئيات، وهي كذلك بمقدار قوة الفلور وذات سلبية كهربائية شديدة ومثل الهيدروجين صغيرة ويمكنها أن تقترب جدا من جار الفلور. وتوجد هذه الروابط الهيدروجينية في الماء السائل أو الصلب (الثلج) حيث العزم ثنائي القطب الكهربائي H - O يكون مهما أيضا. وتفسر هذه التفاعلات بنية الثلج وتحدد درجات حرارة تغيرات الحالة: بالنسبة للماء، تكون درجة حرارة غليان الماء مرتفعة، 100 درجة مئوية، بسبب الروابط الهيدروجينية. وبالنسبة لثنائي الهيدروجين dihydrogene ليس له تركيزات شحنة كهربائية موجبة أو سالبة apolaire تكون التفاعلات على العكس ضئيلة جدا (تفاعلات فان دير فال van der Waals) وتكون درجة الغليان منخفضة جدا (253 درجة مئوية). وعندما نضع كلوريد الصوديوم NaCI (ملح الطعام) في الماء، تتفكك البللورة وتصبح محلولا وكذلك الأيونات الموجبة للصوديوم +Na (الكاتيونات) والكلوريد السالب -CI (الأنيونات) أي تحيط نفسها بجزيئات ماء بسبب تفاعلات الأيون ثنائي الاستقطاب ويكون ذلك على قاعدة خصائص مذيب من الماء وخصائصه الغريبة في نقل المادة في البيولوجيا والجيولوجيا: الماء مذيب للمواد ثنائية القطب أو الأيونية (بالتفاعل إلف الماء hydrophile) ولا يتفاعل مع الجزيئات (أو أجزاء الجزيئات) غير ثنائية القطب (بالتفاعل راهب الماء)

وببنية طبيعة الرابطة في الجزيئات وبالتفاعلات بين الجزيئات تولد الخصائص والوظيفة والفائدة للمادة.