اقرأ في هذا المقال
- الجزيء
- تركيبة الجزيء
- كيف يتم إنتاج الجزيء؟
- ما هو الوزن الجزيئي للجزيء؟
- كيف يتم تحديد المواضع النووية في الجزيء؟
الجزيء
الجزيء: هو مجموعة من ذرتين أو أكثر تشكل أصغر وحدة يمكن تحديدها ويمكن تقسيم مادة نقية إليها مع الاحتفاظ بالتركيب والخصائص الكيميائية لتلك المادة.
لا ينتج عن تقسيم عينّة من مادة ما إلى أجزاء أصغر تدريجيًا أي تغيير في تركيبتها أو خواصها الكيميائية حتى يتم الوصول إلى الأجزاء المكونة من جزيئات مفردة، يؤدي التقسيم الفرعي الإضافي للمادة إلى أجزاء أصغر لا تزال تختلف عادةً عن المادة الأصلية في التركيب وتختلف دائمًا عنها في الخواص الكيميائية، وفي هذه المرحلة الأخيرة من التفتت تنكسر الروابط الكيميائية التي تربط الذرات ببعضها البعض في الجزيء.
تركيبة الجزيء
تتكون الذرات من نواة واحدة ذات شحنة موجبة محاطة بسحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة وعندما تقترب الذرات من بعضها البعض عن كثب، تتفاعل سحب الإلكترون مع بعضها البعض ومع النّوى وهذا التفاعل يؤدي إلى خفض الطاقة الإجمالية للنظام ممّا يؤدي إلى ترابط الذرات معاً لتشكيل الجزيء وهكذا. من وجهة نظر هيكلية فإنّ الجزيء يتكون من تجميع الذرات المتماسكة معًا بواسطة قوى التكافؤ.
تحتوي الجزيئات ثنائية الذرة على ذرتين مترابطتين كيميائيًا وإذا كانت الذرتان متطابقتين كما في جزيء الأكسجين (O2) فإنّهما يؤلفان جزيء ثنائي الذرة متماثل النواة، بينما إذا كانت الذرات مختلفة كما هو الحال في جزيء أول أكسيد الكربون (CO) فإنّها تشكل ثنائي النواة غير متجانس. تسمى الجزيئات التي تحتوي على أكثر من ذرتين جزيئات متعددة الذرات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O) وقد تحتوي جزيئات البوليمر على عدة آلاف من الذرات المكونة.
يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين وتحتوي ذرة الأكسجين الواحدة على ستة إلكترونات في غلافها الخارجي والتي يمكن أن تحتوي على ما مجموعه ثمانية إلكترونات وعندما ترتبط ذرتان من الهيدروجين بذرة أكسجين، يتم ملء الغلاف الإلكتروني الخارجي للأكسجين.
كيف يتم إنتاج الجزيء؟
نسبة عدد الذرات التي يمكن ربطها معًا لتكوين جزيئات ثابتة على سبيل المثال يحتوي كل جزيء ماء على ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين، هذه هي الميزة التي تميز المركبات الكيميائية عن المحاليل والمخاليط الميكانيكية الأخرى.
وبالتالي يمكن أن يتواجد الهيدروجين والأكسجين بأي نسب عشوائية في الخلائط الميكانيكية ولكن عند حدوث شرارة سيتحدان فقط بنسب محددة لتكوين الماء المركب الكيميائي (H2O) ومن الممكن أن تتحد الأنواع نفسها من الذرات بنسب مختلفة ولكن محددة لتشكيل جزيئات مختلفة، على سبيل المثال: ترتبط ذرتان من الهيدروجين كيميائيًا مع ذرة واحدة من الأكسجين لإنتاج جزيء ماء، في حين أنّ ذرتين من الهيدروجين يمكن أن تترابط كيميائيًا مع ذرتين من الأكسجين لتكوين جزيء من بيروكسيد الهيدروجين (H2O2).
علاوةً على ذلك، من الممكن أن تترابط الذرات معًا بنسب متطابقة لتكوين جزيئات مختلفة وتسمى هذه الجزيئات أيزومرات وتختلف فقط في ترتيب الذرات داخل الجزيئات، على سبيل المثال: يحتوي كل من كحول الإيثيل (CH3CH2OH) وإيثر الميثيل (CH3OCH3) على ذرة واحدة واثنين وست ذرات من الأكسجين والكربون والهيدروجين على التوالي ولكن هذه الذرات مرتبطة بطرق مختلفة.
ما هو الوزن الجزيئي للجزيء؟
الوزن الجزيئي للجزيء: هو مجموع الأوزان الذرية للذرات المكونة له فإذا كانت مادة ما لها وزن جزيئي (M)، فإنّ (M) غرام من المادة تسمى مول واحد، وعدد الجزيئات هو نفسه لجميع المواد ويُعرف هذا الرقم برقم أفوجادرو (6.022140857 × 1023). يمكن تحديد الأوزان الجزيئية عن طريق قياس الطيف الكتلي والتقنيات القائمة على الديناميكا الحرارية أو ظواهر النقل الحركي.
كيف يتم تحديد المواضع النووية في الجزيء؟
يتم تحديد المواضع النووية في الجزيء إمّا من أطياف دوران اهتزاز الميكروويف أو عن طريق حيود النيوترونات. يمكن دراسة سحابة الإلكترون التي تحيط بالنواة في جزيء من خلال تجارب حيود الأشعة السينية ويمكن الحصول على مزيد من المعلومات عن طريق الرنين المغزلي للإلكترون أو تقنيات الرنين المغناطيسي النووي.
أتاح التقدم في المجهر الإلكتروني إنتاج صور مرئية للجزيئات والذرات الفردية ومن الناحية النظرية يتم تحديد التركيب الجزيئي عن طريق حل معادلة ميكانيكا الكم لحركة الإلكترونات في مجال النّوى (تسمى معادلة شرودنجر). في التركيب الجزيئي تكون أطوال الرابطة وزوايا الرابطة هي تلك التي تكون فيها الطاقة الجزيئية أقل وقد أصبح تحديد الهياكل عن طريق الحل العددي لمعادلة شرودنغر عملية متطورة للغاية تنطوي على استخدام أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر العملاقة.
