الأنواع الكيميائية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

النوع الكيميائي هو نوع من المادة يتميز بمجموعة محددة من الخصائص التي تميزه بشكل فريد. [ 1 ] ويمكن استخدام اسم كيميائي منهجي للإشارة إلى نوع كيميائي.

عمليًا، يُحدد الكيميائيون الأنواع الكيميائية من خلال التمييز بين خصائص البنية الجزيئية التي تؤثر على التفاعلات بين جزيئات النوع الواحد وبين جزيئات الأنواع المختلفة. وتشمل هذه الخصائص، من الأقوى إلى الأضعف، نوع الرابطة ( أيونية ، تساهمية ، فلزية )، والتركيب النظائري ، وفي البيئات شديدة البرودة، حتى البنية فائقة الدقة للجزيئات. [ 2 ]

تصنيف

بصورة رسمية، يُعرَّف النوع الكيميائي بأنه شكل محدد من مادة كيميائية أو كيانات جزيئية متطابقة كيميائيًا ، تمتلك نفس مجموعة مستويات الطاقة المتاحة خلال فترة زمنية محددة (أي خلال تجربة ما). [ 1 ] على سبيل المثال، يختلف الماء والحديد في الروابط الكيميائية (روابط تساهمية داخلية مع قوى بين الجزيئات مقابل روابط فلزية) وفي التنظيم الذري (سائل مقابل صلب)، مما يتحكم في كيفية تفاعل كل ذرة من ذراتهما خلال الفترة الزمنية التي نرصدها فيها، ولذلك يُعتبران نوعين كيميائيين مختلفين.

من خلال الميكانيكا الإحصائية، نعلم أن التفاعلات المجهرية بين الجزيئات وداخل كل جزيء في مجموعة من الجزيئات تحدد التكوينات الممكنة التي يمكن أن تصل إليها تلك المجموعة من الجزيئات. [ 3 ] وباعتبارها مجموعة من الكيانات ذات التكوينات المجهرية المتطابقة، فإن الجسيمات المكونة لنوع كيميائي تستكشف نفس مجموعة مستويات الطاقة نتيجة لسلوكها الكيميائي المجهري المتطابق.

تشمل الأنواع الشائعة للمواد الكيميائية الذرات والجزيئات والجذور الحرة والمركبات فوق الجزيئية والبنى الذرية أو الجزيئية المتطابقة كيميائيًا في المركبات الصلبة، بغض النظر عما إذا كانت المادة الكيميائية قادرة على الوجود بشكل مستقل كوحدة بنائية أساسية (مثل الماء) أم لا (مثل الجرافيت). [ 1 ] غالبًا ما تُسمى المواد الكيميائية باسم كيميائي وصيغة محددة .

ملح الطعام، واسمه العلمي كلوريد الصوديوم (NaCl)، مثال على المركبات الكيميائية الأيونية البلورية. تتكون البنية البلورية لملح الطعام من أيونين مختلفين كيميائيًا: Na + و Cl- ، وكلاهما مركب كيميائي. ما لم يقتضِ السياق خلاف ذلك، نفترض أن Na و Cl- يظهران بنسب وفرتهما الطبيعية في هذه المركبات الكيميائية [ 1 ].

لا تُعتبر جميع المركبات التي يُشار إليها بنفس الطريقة نوعًا كيميائيًا واحدًا، مع أنه يُمكن دائمًا تحديد اسم دقيق لكل نوع فريد. فالحمض النووي (DNA) ليس نوعًا كيميائيًا لأن هذا الاسم يُطلق بشكل عام على العديد من الجزيئات ذات البنى المختلفة التي يُمكنها استكشاف تكوينات طاقة مختلفة. [ 4 ] تجدر الإشارة إلى أنه إذا وُجدت نسخ عديدة من نفس تسلسل أزواج القواعد في الحمض النووي، فإن هذا التسلسل المحدد من الحمض النووي يُعتبر نوعًا كيميائيًا. وبالمثل، تُعد نظائر اليورانيوم أنواعًا كيميائية متميزة يُمكن فصلها، على سبيل المثال باستخدام أجهزة الطرد المركزي ، على الرغم من تطابق تفاعليتها الكيميائية.

أنواع المركبات الكيميائية

فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من المركبات الكيميائية. تجدر الإشارة إلى أن هذه القائمة ليست شاملة بأي حال من الأحوال. غالبًا ما يُوصف مركب كيميائي بأنه مركب كيميائي محدد في تجربة معينة؛ إلا أنه إذا تغيرت ظروف التجربة، فقد يصبح هذا التعريف السابق للمركبات الكيميائية غير ذي صلة. على سبيل المثال، عند درجات الحرارة العالية، تتصرف جميع نظائر الهيليوم بنفس الطريقة على مدى فترات زمنية طويلة، لذا يمكننا الإشارة إلى وجود مركب واحد فقط، وهو "الهيليوم". مع ذلك، عند درجات حرارة منخفضة بما فيه الكفاية، تُظهر نظائر الهيليوم-3 والهيليوم-4 خصائص مختلفة تمامًا على نفس النطاق الزمني، لذا لا بد من وجود مركبين كيميائيين. [ 5 ]

الأنواع الذرية

النوع الذري هو شكل محدد من العنصر، يُعرَّف بحالاته النظائرية والإلكترونية. الأرجون ، وهو غاز نبيل، مثال على النوع الذري . وبحسب السياق، قد يكون من المهم التمييز بين الحالات النظائرية للأرجون، مما يُنتج تعريفًا مختلفًا للنوع الكيميائي ذي الصلة، حيث يُمثل كل نظير نظيرًا مختلفًا، مثل 40Ar .

الأنواع الجزيئية

الأنواع الجزيئية هي مجموعات من الذرات التي ترتبط معًا بروابط كيميائية . ومن الأمثلة على ذلك الماء ( H2O ) والأوزون ( O3 ) . [ 6 ]

الأنواع الأيونية

الأنواع الأيونية هي ذرات أو جزيئات اكتسبت أو فقدت إلكترونات ، مما ينتج عنه شحنة كهربائية صافية يمكن أن تكون موجبة (كاتيون) أو سالبة (أنيون).

تُسمى الأنواع ذات الشحنة الموجبة الكلية كاتيونية. يُعد أيون الصوديوم ( Na⁺ ) مثالاً على الأنواع الكاتيونية. أما الأنواع ذات الشحنة السالبة الكلية فتُسمى أنيونية. يُعد أيون الكلوريد ( Cl⁻ ) مثالاً على الأنواع الأنيونية.

الأنواع الجذرية

الأنواع الجذرية هي ذرات أو جزيئات تحتوي على إلكترونات غير مزدوجة . على سبيل المثال، أنيونات ثلاثي أريل البوران هي فئة من الأنواع الجذرية، وصيغتها العامة هي Ar₃B⁻ . [ 7 ] [ 8 ] ومن الأمثلة الشائعة الأخرى للأنواع الجذرية الأكسجين المفرد ( ¹O₂ ) المتكون من التحلل الضوئي للأوزون في طبقات الجو العليا. [ 9 ]

الأنواع فوق الجزيئية

في الكيمياء فوق الجزيئية ، تُعرَّف الأنواع الكيميائية بأنها تراكيب تتكون من خلال تكوين أو كسر روابط بين الجزيئات، مثل الروابط الهيدروجينية أو روابط ثنائي القطب . [ 10 ] تشمل الأمثلة بنية الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) ذي اللولب المزدوج، ومعقدات المضيف والضيف المستخدمة في المستحضرات الصيدلانية، والأطر المعدنية العضوية . [ 11 ]

انظر أيضاً

الكيمياء التجريبية

الأساس النظري

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ الكيمياء (الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية). "الأنواع الكيميائية (CT01038)" (IUPAC) . goldbook.iupac.org . doi : 10.1351/goldbook.CT01038 . تاريخ الاسترجاع: ٢٠٢٤-٠٤-٠١ .
  2. ↑ بينيني، ليوناردو (مايو 2024). "الجزيئات الباردة والباردة جدًا". مجلة نيتشر فيزيكس . 20 (5): 701. doi : 10.1038/s41567-024-02520-1 . ISSN 1745-2481 .  هيرمسماير ، ريبيكا؛ كلوس، جاك؛ كوتوشيغوفا، سفيتلانا؛ تشيربول، تيمور ف. (31 أغسطس 2021). "انتقائية حالة الدوران الكمومي والضبط المغناطيسي للتفاعلات الكيميائية فائقة البرودة لثنائيات الفلزات القلوية الثلاثية مع ذرات الفلزات القلوية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 127 (10). doi : 10.1103/PhysRevLett.127.103402 .
  3. ↑ هوانغ، كيرسون (1991). "مسلمة الميكانيكا الإحصائية الكلاسيكية". الميكانيكا الإحصائية ( الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده. ص 127-130 . ISBN   0471815187.
  4. ↑ كاروثرز، مارفن هـ. (يناير 2013). "التخليق الكيميائي للحمض النووي DNA/RNA: هديتنا للعلم" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 288 (2): 1420-1427 . doi : 10.1074 / jbc.x112.442855 . ISSN 0021-9258 . PMC 3543024. PMID 23223445 .   
  5. ↑ أوشيروف، د.د.؛ ريتشاردسون، ر.س.؛ لي، د.م. (3 أبريل 1972). "دليل على وجود طور جديد من الهيليوم الصلب 3". رسائل المراجعة الفيزيائية . 28 (14): 885-888 . doi : 10.1103/PhysRevLett.28.885 .
  6. ↑ أتكينز، بيتر؛ باولا، خوليو دي؛ فريدمان، رونالد (2023)، الكيمياء الفيزيائية: الكم، والمادة، والتغيير ، مطبعة جامعة أكسفورد، doi : 10.1093/hesc/9780199609819.001.0001 ، ISBN 978-0-19-199214-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2024
  7. ↑ سو، يوانتينغ؛ كينجو، ري (2017-12-01). "الأنواع الجذرية المحتوية على البورون" . مراجعات كيمياء التناسق . 352 : 346-378 . doi : 10.1016/j.ccr.2017.09.019 . ISSN 0010-8545 . 
  8. ↑ هيكس، روبن ج.، محرر. (13 يوليو 2010). الجذور المستقرة . وايلي. doi : 10.1002/9780470666975 . ISBN 978-0-470-77083-2.
  9. ↑ دوتش، هو (1 يناير 1971). "الكيمياء الضوئية للأوزون الجوي". التقدم في الجيوفيزياء . 15 : 219-322 . doi : 10.1016/S0065-2687(08)60303-9 .
  10. ↑ ستيد، جوناثان دبليو؛ أتوود، جيري إل. (22-02-2022). الكيمياء فوق الجزيئية . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-1-119-58251-9.
  11. ↑ أريغا، كاتسوهيكو (1 يناير 2016). "2.2 - الجزيئات الفائقة". هندسة المواد الحيوية النانوية : 25-40 . doi : 10.1016/B978-0-323-37127-8.00003-0 .