اكتشاف نوع جديد من الروابط الكيميائية

اكتشف العلماء نوعًا جديدًا من الروابط الكيميائية قوية بشكل لا يصدق.

تُظهر الرابطة الجديدة أن الفجوة بين الرابطة التساهمية التي تربط الجزيئات ببعضها ورابطة الهيدروجين الضعيفة بين الجزيئات التي تنكسر بسهولة (فقط عن طريق تحريك الملح في كوب من الماء) هي كما يلي: ما هو واضح في كتب الكيمياء المدرسية.

إذا كنت تتذكر الكيمياء في المدرسة الثانوية ، فسوف تتذكر الروابط المختلفة التي تربط العناصر المختلفة. مثل الروابط الأيونية التي تشكل الأملاح عن طريق ربط المعادن وغير المعدنية.

تربط الروابط التساهمية القوية الجزيئات مثل ثاني أكسيد الكربون والماء معًا. الروابط الهيدروجينية أضعف بكثير بسبب الامتزاز الكهروستاتيكي بين الهيدروجين والذرات والجزيئات سالبة الشحنة ، مثل قطرات الماء أو الجليد. كل هذه الروابط مستقرة وتميل إلى الاستمرار لفترة طويلة ، ويمكن رؤية آثارها بسهولة ، لكن العلماء يعرفون منذ فترة طويلة أنه عندما تحدث تفاعلات كيميائية ، وعندما تتشكل الروابط أو تنكسر ، تصبح المشكلة أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، هناك حالة "وسيطة" تحدث في جزء من الثانية ويصعب مراقبتها.

في هذه الدراسة الجديدة ، تمكن الباحثون من الحفاظ على هذه الحالة المتوسطة ثابتة لفترة كافية لفحصها بدقة. ما وجدوه كان رابطة هيدروجينية بقوة الرابطة التساهمية التي تربط الذرات ببعضها البعض في بنية تشبه الجزيء.

للقيام بذلك ، قام الباحثون بإذابة مركب فلوريد الهيدروجين في الماء. لاحظوا تفاعل وسلوك ذرات الهيدروجين والفلورايد.

 تم امتصاص ذرات الفلوريد بواسطة ذرات الهيدروجين بسبب الاختلاف في شحنة السطح ، وتم وضع كل هيدروجين بين ذرتين فلوريد ، لكن الرابطة المتكونة كانت أقوى من رابطة الهيدروجين المعتادة. ذرات الهيدروجين مرتبطة بقوة الرابطة التساهمية واتخذت بنية تشبه الجزيء. كانت آلية هذه الرابطة الجديدة كهروستاتيكية ، بمعنى أن الروابط تكونت بسبب الشحنات السالبة والموجبة المختلفة للذرات.

كانت قوة هذه الروابط الجديدة 45.8 سعرة حرارية لكل مول (وحدة طاقة الرابطة الكيميائية). أكثر من بعض الروابط التساهمية.

وفقًا لموقع الكيمياء LibreTexts ، فإن قوة الرابطة لجزيئات النيتروجين المكونة من ذرتين من النيتروجين تبلغ حوالي 40 كيلو كالوري لكل مول ، ووفقًا لكتاب الكيمياء الحيوية ، فإن الرابطة الهيدروجينية عادةً ما تكون لها طاقة من واحد إلى ثلاثة كيلو كالوري لكل مول.

نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في عدد 7 يناير من مجلة Science.

كتب ميشا بون ويوهانس هونجر ، الباحثان في معهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمر في ألمانيا ، اللذان لم يشاركا في الدراسة ، في مقال مماثل أن اكتشاف هذه الرابطة غير العادية من شأنه أن يحجب التصنيف الواضح للروابط في الكيمياء. يفوز.

إن وجود حالة الترابط التساهمي والهيدروجين الهجين لا يتحدى فهمنا الحالي لماهية الرابطة الكيميائية فحسب ، بل يوفر أيضًا فرصة لفهم التفاعلات الكيميائية بشكل أفضل. تحدث معظم هذه التفاعلات الوسيطة أثناء التفاعلات الكيميائية ولكن نادرًا ما تتم دراستها. توجد روابط مماثلة في جزيء الماء ، لكن هذه الروابط ليست مستقرة ولم يتم ملاحظتها نهائيًا.

يمكن أن يكون هذا البحث نافذة لفهم أعمق للروابط القوية والحالات الوسيطة في التفاعلات.