مركب كيميائي

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

الماء النقي (H₂O ) مثال على مركب. يوضح نموذج الكرة والعصا للجزيء الارتباط المكاني لجزأين من الهيدروجين (أبيض) وجزء واحد من الأكسجين (أحمر).

المركب الكيميائي مادة كيميائية تتكون من جزيئات متطابقة (أو كيانات جزيئية ) تحتوي على ذرات من أكثر من عنصر كيميائي واحد ، مرتبطة بروابط كيميائية . لذا ، فإن الجزيء الذي يتكون من ذرات عنصر واحد فقط ليس مركباً. يمكن تحويل المركب إلى مادة أخرى عن طريق تفاعل كيميائي ، قد يتضمن تفاعلات مع مواد أخرى. في هذه العملية، قد تنكسر الروابط بين الذرات أو تتكون روابط جديدة أو كليهما.

توجد أربعة أنواع رئيسية من المركبات، تُصنّف حسب كيفية ارتباط الذرات المكونة لها. ترتبط المركبات الجزيئية بروابط تساهمية ، والمركبات الأيونية بروابط أيونية ، والمركبات بين الفلزية بروابط فلزية ، والمعقدات التناسقية بروابط تساهمية تناسقية . أما المركبات غير المتكافئة، فتمثل حالة هامشية مثيرة للجدل.

تحدد الصيغة الكيميائية عدد ذرات كل عنصر في جزيء المركب، باستخدام الرموز الكيميائية القياسية مع الأرقام السفلية . ويحمل العديد من المركبات الكيميائية رقم تعريف فريدًا من نوعه (CAS) مُخصصًا من قِبل خدمة الملخصات الكيميائية . وعلى الصعيد العالمي، تم تسجيل أكثر من 350,000 مركب كيميائي (بما في ذلك مخاليط المواد الكيميائية) للإنتاج والاستخدام. [ 1 ]

تاريخ المفهوم

روبرت بويل

صورة روبرت بويل، حوالي عام 1740
روبرت بويل
صفحة عنوان كتاب الكيميائي المتشكك

The term "compound"—with a meaning similar to the modern—has been used at least since 1661 when Robert Boyle'sThe Sceptical Chymist was published. In this book, Boyle variously used the terms "compound",[2] "compounded body",[3] "perfectly mixt body",[4] and "concrete".[5] "Perfectly mixt bodies" included for example gold,[4] lead,[4] mercury,[2] and wine.[6] While the distinction between compound and mixture is not so clear, the distinction between element and compound is a central theme.

Quicksilver ... with Aqua fortis will be brought into a ... white Powder ... with Sulphur it will compose a blood-red and volatile Cinaber. And yet out of all these exotick Compounds, we may recover the very same running Mercury.[7]

Corpuscles of elements and compounds

Boyle used the concept of "corpuscles"—or "atomes",[8] as he also called them—to explain how a limited number of elements could combine into a vast number of compounds:

If we assigne to the Corpuscles, whereof each Element consists, a peculiar size and shape ... such ... Corpuscles may be mingled in such various Proportions, and ... connected so many ... wayes, that an almost incredible number of ... Concretes may be compos’d of them.[5]

Isaac Watts

Portrait of Isaac Watts by John Shury, c.1830

In his Logick, published in 1724, the English minister and logician Isaac Watts gave an early definition of chemical element, and contrasted element with chemical compound in clear, modern terms.[9]

من بين المواد، يُطلق على بعضها اسم المواد البسيطة، وبعضها مواد مركبة... المواد البسيطة... تُسمى عادةً بالعناصر، التي تتكون منها جميع الأجسام الأخرى: العناصر هي تلك المواد التي لا يمكن تحليلها، أو اختزالها، إلى مادتين أو أكثر من أنواع مختلفة. ... جعل أتباع أرسطو النار والهواء والأرض والماء هي العناصر الأربعة التي تتكون منها جميع الأشياء الأرضية؛ وافترضوا أن السماء جوهر خامس، أو نوع خامس من الأجسام، متميز عن كل هذه العناصر  : ولكن، منذ أن أصبحت الفلسفة التجريبية أكثر فهمًا، تم دحض هذه العقيدة بشكل كبير. يجعل الكيميائيون الروح والملح والكبريت والماء والأرض عناصرهم الخمسة، لأنهم يستطيعون اختزال جميع الأشياء الأرضية إلى هذه العناصر الخمسة  : يبدو هذا أقرب إلى الحقيقة؛ على الرغم من أنهم ليسوا جميعًا متفقين... تتكون المواد المركبة من مادتين بسيطتين أو أكثر... لذا فإن الإبرة جسم بسيط، لأنها مصنوعة من الفولاذ فقط؛ لكن السيف أو السكين عبارة عن مركب لأن مقبضه مصنوع من مواد مختلفة عن النصل.

التعريفات

يمكن تسمية أي مادة تتكون من نوعين أو أكثر من الذرات ( العناصر الكيميائية ) بنسب قياسية ثابتة بالمركب الكيميائي ؛ ويتضح هذا المفهوم بشكل جليّ عند دراسة المواد الكيميائية النقية . [ 10 ] : 15 [ 11 ] [ 12 ] وبناءً على تركيبها من نسب ثابتة من نوعين أو أكثر من الذرات، يمكن تحويل المركبات الكيميائية، عبر التفاعلات الكيميائية ، إلى مركبات أو مواد أخرى تحتوي كل منها على عدد أقل من الذرات. [ 13 ] الصيغة الكيميائية هي طريقة للتعبير عن معلومات حول نسب الذرات التي تُكوّن مركباً كيميائياً معيناً، باستخدام الرموز الكيميائية للعناصر الكيميائية، والأرقام السفلية للإشارة إلى عدد الذرات الداخلة في التركيب. على سبيل المثال، يتكون الماء من ذرتي هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة : صيغته الكيميائية H₂O . في حالة المركبات غير المتكافئة ، قد تكون النسب قابلة للتكرار فيما يتعلق بتحضيرها، وتعطي نسبًا ثابتة لعناصرها المكونة، ولكنها نسب غير صحيحة [مثلًا، بالنسبة لهيدريد البلاديوم ، PdHₓ ( 0.02 < x < 0.58)]. [ 14 ]

تتميز المركبات الكيميائية ببنية كيميائية فريدة ومحددة، تترابط جزيئاتها في ترتيب فراغي محدد بواسطة روابط كيميائية . وتشمل هذه المركبات: المركبات الجزيئية التي تترابط بروابط تساهمية ، والأملاح التي تترابط بروابط أيونية ، والمركبات بين الفلزية التي تترابط بروابط فلزية ، بالإضافة إلى مجموعة فرعية من المعقدات الكيميائية التي تترابط بروابط تساهمية تناسقية . [ 15 ] لا تُعتبر العناصر الكيميائية النقية مركبات كيميائية بشكل عام، لعدم استيفائها شرط وجود ذرتين أو أكثر، على الرغم من أنها غالبًا ما تتكون من جزيئات متعددة الذرات (مثل جزيء الهيدروجين ثنائي الذرة H₂ ، أو جزيء الكبريت متعدد الذرات S₈ ، إلخ). [ 15 ] يُخصص لكل مركب كيميائي مُعرّف رقمي فريد من قِبل خدمة الملخصات الكيميائية (CAS): وهو رقم CAS الخاص به .

توجد تسميات متباينة، وأحيانًا غير متسقة، تميز بين المواد، التي تشمل أمثلة غير متكافئة كيميائيًا، والمركبات الكيميائية التي تتطلب نسبًا ثابتة. العديد من المواد الكيميائية الصلبة - على سبيل المثال، العديد من المعادن السيليكاتية - هي مواد كيميائية، لكنها لا تمتلك صيغًا بسيطة تعكس الروابط الكيميائية بين العناصر بنسب ثابتة؛ ومع ذلك، غالبًا ما تُسمى هذه المواد البلورية " مركبات غير متكافئة كيميائيًا ". يمكن القول إنها مرتبطة بالمركبات الكيميائية، وليست مركبات كيميائية بحد ذاتها، نظرًا لأن التباين في تركيبها غالبًا ما يعود إما إلى وجود عناصر غريبة محصورة داخل البنية البلورية لمركب كيميائي حقيقي معروف، أو إلى اضطرابات في البنية مقارنةً بالمركب المعروف ، والتي تنشأ بسبب زيادة أو نقص في العناصر المكونة في مواضع معينة من بنيته؛ تشكل هذه المواد غير المتكافئة كيميائيًا معظم قشرة الأرض ووشاحها . قد تحتوي المركبات الأخرى التي تعتبر متطابقة كيميائياً على كميات متفاوتة من النظائر الثقيلة أو الخفيفة للعناصر المكونة لها، مما يغير نسبة العناصر حسب الكتلة بشكل طفيف.

الأنواع

الجزيئات

الجزيء هو مجموعة متعادلة كهربائيًا من ذرتين أو أكثر مرتبطة بروابط كيميائية. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] قد يكون الجزيء متجانس النوى ، أي أنه يتكون من ذرات عنصر كيميائي واحد، كما هو الحال في جزيء الأكسجين (O₂ ) الذي يحتوي على ذرتين ؛ أو قد يكون غير متجانس النوى ، وهو مركب كيميائي يتكون من أكثر من عنصر، كما هو الحال في الماء (ذرتان من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين؛ H₂O ) . الجزيء هو أصغر وحدة من المادة تحتفظ بجميع خصائصها الفيزيائية والكيميائية. [ 19 ]

المركبات الأيونية

المركب الأيوني هو مركب كيميائي يتكون من أيونات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى كهروستاتيكية ؛ وهذا ما يُسمى بالرابطة الأيونية . يكون المركب متعادلًا إجمالًا، ولكنه يتكون من أيونات موجبة الشحنة، تُسمى الكاتيونات ، وأيونات سالبة الشحنة، تُسمى الأنيونات . قد تكون هذه أيونات بسيطة مثل أيونات الصوديوم (Na⁺ ) والكلوريد ( Cl⁻ ) في كلوريد الصوديوم ، أو أنواعًا متعددة الذرات مثل أيونات الأمونيوم ( NH₄⁺ ) والكربونات ( CO₃²⁻ ) في كربونات الأمونيوم . عادةً ما يكون لكل أيون داخل المركب الأيوني عدة أيونات مجاورة، لذا لا يُعتبر جزءًا من جزيئات، بل جزءًا من شبكة ثلاثية الأبعاد متصلة، عادةً ما تكون ذات بنية بلورية .

تُصنف المركبات الأيونية التي تحتوي على أيونات قاعدية، مثل الهيدروكسيد (OH⁻ ) أو الأكسيد (O²⁻ ) ، على أنها قواعد. أما المركبات الأيونية التي لا تحتوي على هذه الأيونات فتُعرف أيضًا بالأملاح ، ويمكن تكوينها من خلال تفاعلات الحمض والقاعدة . كما يمكن إنتاج المركبات الأيونية من أيوناتها المكونة لها عن طريق تبخير المذيب ، أو الترسيب ، أو التجميد ، أو تفاعل الحالة الصلبة ، أو تفاعل نقل الإلكترون بين الفلزات النشطة واللافلزات النشطة، مثل غازات الهالوجين .

تتميز المركبات الأيونية عادةً بارتفاع درجات انصهارها وغليانها ، كما أنها صلبة وهشة . وهي في حالتها الصلبة عازلة للكهرباء في أغلب الأحيان ، ولكن عند انصهارها أو ذوبانها تصبح موصلة للكهرباء بدرجة عالية ، وذلك بسبب تحرك الأيونات.

المركبات بين الفلزية

المركب بين الفلزي هو نوع من السبائك المعدنية التي تُشكّل مركباً صلباً منتظماً بين عنصرين معدنيين أو أكثر. تتميز المركبات بين الفلزية عموماً بصلابتها وهشاشتها، فضلاً عن خصائصها الميكانيكية الجيدة عند درجات الحرارة العالية. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] ويمكن تصنيفها إلى مركبات بين فلزية متكافئة أو غير متكافئة. [ 20 ]

مجمعات

يتكون المركب التناسقي من ذرة أو أيون مركزي، عادةً ما يكون فلزيًا ويُسمى مركز التناسق ، ومجموعة محيطة من الجزيئات أو الأيونات المرتبطة به، والتي تُعرف بدورها بالروابط أو عوامل التكوين المعقد . [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] العديد من المركبات المحتوية على فلزات، وخاصة الفلزات الانتقالية ، هي مركبات تناسقية. [ 26 ]

الروابط والقوى

تترابط المركبات معًا من خلال أنواع مختلفة من الروابط والقوى. وتختلف أنواع الروابط في المركبات باختلاف أنواع العناصر الموجودة فيها.

تُعدّ قوى تشتت لندن ، وهي جزء من قوى فان دير فالس ، أضعف قوى التجاذب بين الجزيئات . وهي قوى تجاذب مؤقتة تتشكل عندما تترتب الإلكترونات في ذرتين متجاورتين بحيث تُكوّن ثنائي قطب مؤقت . تستطيع قوى تشتت لندن تكوين جزيئات فان دير فالس . إضافةً إلى ذلك، فهي مسؤولة عن تكثيف المواد غير القطبية إلى سوائل، وتجميدها لاحقًا إلى حالة صلبة، وذلك تبعًا لانخفاض درجة حرارة الوسط المحيط. [ 27 ]

الرابطة التساهمية ، والمعروفة أيضًا بالرابطة الجزيئية، تتضمن مشاركة الإلكترونات بين ذرتين. يحدث هذا النوع من الروابط بشكل أساسي بين العناصر المتقاربة في الجدول الدوري ، ولكنه يُلاحظ أيضًا بين بعض الفلزات واللافلزات. ويعود ذلك إلى آلية هذه الرابطة؛ فالعناصر المتقاربة في الجدول الدوري تميل إلى امتلاك قيم كهرسلبية متقاربة، أي أنها تمتلك ميلًا متقاربًا لاكتساب الإلكترونات. ولأن كل عنصر لا يمتلك ميلًا أكبر لمنح أو اكتساب الإلكترونات، فإن ذلك يدفع العناصر إلى مشاركة الإلكترونات، مما يجعل غلافها الخارجي أكثر استقرارًا .

تحدث الرابطة الأيونية عندما تنتقل إلكترونات التكافؤ بالكامل بين العناصر. وعلى عكس الرابطة التساهمية، تُنتج هذه الرابطة الكيميائية أيونين متعاكسين في الشحنة. عادةً ما تفقد الفلزات في الرابطة الأيونية إلكترونات تكافؤها، فتصبح كاتيونًا موجب الشحنة . بينما يكتسب اللافلز الإلكترونات من الفلز، فيصبح أنيونًا سالب الشحنة . وكما ذُكر، تتكون الروابط الأيونية بين مانح للإلكترونات، وهو عادةً فلز، ومستقبل للإلكترونات، وهو غالبًا لافلز. [ 28 ]

تحدث الرابطة الهيدروجينية عندما ترتبط ذرة هيدروجين بذرة سالبة كهربائياً، مُكَوِّنةً اتصالاً كهروستاتيكياً مع ذرة سالبة كهربائياً أخرى من خلال تفاعل ثنائيات الأقطاب أو الشحنات. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

ردود الفعل

يمكن تحويل مركب إلى تركيب كيميائي مختلف من خلال تفاعله مع مركب كيميائي آخر . في هذه العملية، تُكسر الروابط بين الذرات في كلا المركبين المتفاعلين، ثم تُعاد تكوين هذه الروابط لتكوين روابط جديدة بين الذرات. يمكن وصف هذا التفاعل تخطيطيًا بالصيغة AB + CD → AD + CB ، حيث A وB وC وD ذرات فريدة، وAB وAD وCD وCB مركبات فريدة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ وانغ، زانيون؛ ووكر، غلين دبليو؛ موير، ديريك سي جي؛ ناغاتاني-يوشيدا، كاكوكو (22 يناير 2020). "نحو فهم عالمي للتلوث الكيميائي: تحليل شامل أولي لقوائم الجرد الكيميائية الوطنية والإقليمية" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 54 (5): 2575-2584 . Bibcode : 2020EnST...54.2575W . doi : 10.1021/acs.est.9b06379 . hdl : 20.500.11850/405322 . PMID 31968937 . 
  2. 1 2 بويل 1661 ، ص. 41.
  3. ↑ بويل 1661 ، ص 13.
  4. 1 2 3 بويل 1661 ، ص. 29.
  5. 1 2 بويل 1661 ، ص 42.
  6. ↑ بويل 1661 ، ص 145.
  7. ↑ بويل 1661 ، ص 40-41.
  8. ↑ بويل 1661 ، ص 38.
  9. ↑ واتس، إسحاق (1726) [1724]. المنطق: أو الاستخدام الصحيح للعقل في البحث عن الحقيقة، مع مجموعة متنوعة من القواعد للحماية من الخطأ في شؤون الدين والحياة البشرية، وكذلك في العلوم . طُبع لصالح جون كلارك وريتشارد هيت. الصفحات 13-15 . 
  10. ↑ ويتن، كينيث دبليو؛ ديفيس، ريموند إي؛ بيك، إم. لاري (2000)، الكيمياء العامة ( الطبعة السادسة)، فورت وورث، تكساس: دار نشر ساوندرز كوليدج/دار نشر هاركورت كوليدج، رقم ISBN  978-0-03-072373-5
  11. ↑ براون، ثيودور ل.؛ ليماي، هـ. يوجين؛ بورستن، بروس إي.؛ مورفي، كاثرين ج.؛ وودوارد، باتريك (2013)، الكيمياء: العلم المركزي ( الطبعة الثالثة)، فرينش فورست، نيو ساوث ويلز: بيرسون/برنتيس هول، الصفحات 5-6 ، ISBN   9781442559462تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 31 مايو 2021 ، وتمت معاينته بتاريخ 8 ديسمبر 2020.
  12. ↑ هيل، جون دبليو؛ بيتروتشي، رالف إتش؛ مكرياري، تيري دبليو؛ بيري، سكوت إس (2005)، الكيمياء العامة ( الطبعة الرابعة)، أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: بيرسون/برنتيس هول، ص 6، ISBN   978-0-13-140283-6تمت أرشفة هذا النص من النسخة الأصلية بتاريخ 22 مارس 2009.
  13. ↑ ويلبرهام، أنتوني؛ ماتا، مايكل؛ ستالي، دينيس؛ ووترمان، إدوارد (2002)، الكيمياء ( الطبعة الأولى)، أبر سادل ريفر، نيوجيرسي: بيرسون/برنتيس هول، ص 36 ، ISBN   978-0-13-251210-7
  14. ↑ مانشستر، إف دي؛ سان مارتن، أ؛ بيتر، جيه إم (1994). "نظام الهيدروجين-البلاديوم". مجلة توازن الأطوار . 15 : 62-83 . doi : 10.1007/BF02667685 . S2CID 95343702 . مخطط الطور لنظام البلاديوم-الهيدروجين
  15. 1 2 أتكينز، بيتر ؛ جونز، لوريتا (2004). المبادئ الكيميائية: البحث عن الفهم . دبليو إتش فريمان. ISBN 978-0-7167-5701-6.
  16. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " جزيء ". doi : 10.1351/goldbook.M04002
  17. ↑ إيبين، داريل د. (1990). الكيمياء العامة ( الطبعة الثالثة). بوسطن: شركة هوتون ميفلين. ISBN  978-0-395-43302-7.
  18. ↑ براون، تي إل؛ كينيث سي. كيمب؛ ثيودور إل. براون؛ هارولد يوجين ليماي؛ بروس إدوارد بورستن (2003). الكيمياء - العلم المركزي ( الطبعة التاسعة). نيو جيرسي: برنتيس هول . ISBN  978-0-13-066997-1.
  19. ↑ "تعريف الجزيء - قاموس مصطلحات السرطان التابع للمعهد الوطني للسرطان" . المعهد الوطني للسرطان . 2011-02-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-08-26 .
  20. 1 2 أسكيلاند، دونالد ر.؛ رايت، ويندلين ج. (يناير 2015). "11-2 المركبات بين الفلزية". علم وهندسة المواد ( الطبعة السابعة). بوسطن، ماساتشوستس: سينجج ليرنينج. ص 387-389 . ISBN   978-1-305-07676-1. OCLC 903959750 . 
  21. ↑ لجنة تطوير السبائك بين الفلزية، لجنة الهندسة والأنظمة التقنية (1997). تطوير السبائك بين الفلزية : تقييم البرنامج . مطبعة الأكاديميات الوطنية. ص 10. ISBN   0-309-52438-5. OCLC 906692179 . 
  22. ↑ سوبويجو، دبليو أو (2003). "1.4.3 المركبات بين الفلزية". الخواص الميكانيكية للمواد الهندسية . مارسيل ديكر. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090 . 
  23. ↑ لورانس، جيفري أ. (2010). مقدمة في كيمياء التناسق . وايلي. doi : 10.1002/9780470687123 . ISBN 9780470687123.
  24. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " معقد ". doi : 10.1351/goldbook.C01203
  25. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " كيان التنسيق ". doi : 10.1351/goldbook.C01330
  26. ↑ غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  27. ↑ "قوى تشتت لندن" . www.chem.purdue.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2017 .
  28. ↑ "الروابط الأيونية والتساهمية" . نصوص الكيمياء الحرة . 2013-10-02. مؤرشف من الأصل في 2017-09-13 . تم الاسترجاع في 2017-09-13 .
  29. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " الرابطة الهيدروجينية ". doi : 10.1351/goldbook.H02899
  30. ↑ "الرابطة الهيدروجينية" . www.chem.purdue.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2011-08-08 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-10-28 .
  31. ↑ "الترابط بين الجزيئات - الروابط الهيدروجينية" . www.chemguide.co.uk . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19-12-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-10-2017 .

مصادر

للمزيد من القراءة

  • روبرت سيغفريد (1 أكتوبر 2002)، من العناصر إلى الذرات: تاريخ التركيب الكيميائي ، الجمعية الفلسفية الأمريكية، رقم ISBN 978-0-87169-924-4