التعريف بالرابطة الهيدروجينية
تُعرف الرابطة الهيدروجينية أو الترابط الهيدروجيني (بالإنجليزية: Hydrogen Bond) بأنها أضعف أنواع الروابط الكيميائية، والتي تنشأ بين ذرة هيدروجين وذرة أخرى لها كهرسلبية عالية، مثل ذرة الأكسجين (O)، أو ذرة الفلور (F)؛ حيث تحمل ذرة الهيدروجين شحنة جزئية موجبة، بينما تحمل الذرة الأخرى شحنة جزئية سالبة، فيتم سحب الإلكترونات نحو الذرة الأكثر كهرسلبية.[١][٢]
يشار إلى أن الرابطة الهيدروجينية رابطة ضعيفة للغاية مقارنةً بقوة كل من الرابطة الأيونية والرابطة التساهمية ولكنها أقوى من قوى فاندرفالس.
إن وجود الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء (H2O) هو ما يمنحه العديد من خصائصه، على سبيل المثال، يعد الماء مذيبًا جيدًا للمركبات الأيونية والعديد من المركبات الأخرى؛ لأنه يشكل بسهولة روابط هيدروجينية مع المذاب (مثل الملح)، ويشار إلى أن الروابط الهيدروجينية الموجودة بين القواعد النيتروجينية في النيوكليوتيدات على خيطي الحمض النووي DNA تؤدي إلى ظهور البنية الحلزونية المزدوجة للـ DNA (يوجد رابطة هيدروجينية بين الجوانين (G) والسايتوسين (C)، وبين الأدينين (A) والثايمين (T)).[٢]
كيفية تشكُل الرابطة الهيدروجينية
تنشأ الرابطة الهيدروجينية عندما تكون ذرة الهيدروجين مرتبطة تساهمياً أو تشاركيًا مع ذرة عنصر آخر ذو كهرسلبية عالية جدًا، مثل عنصر الأكسجين، أو النيتروجين، أو الفلور، أو الكلور، حيث تَجذُب أو تسحب الذرة ذات الكهروسلبية المرتفعة زوج إلكترونات الرابطة التساهمية باتجاه نواتها وبعيدًا عن نواة الهيدروجين؛ تاركةً ذرة الهيدروجين بشحنة جزيئية موجبة +δ والعنصر الآخر بشحنة جزيئية سالبة -δ؛ مما ينتج عنه تجاذب ثنائي القطب بين ذرة الهيدروجين والعنصر الآخر ذي الكهروسلبية المرتفعة.[٣]
تمُثل الرابطة الهيدروجينية بخط متقطع بين ذرة الهيدروجين والذرة الأخرى ذات الكهرسلبية المرتفعة؛ فمثلًا تمثل الرابطة الهدروجينية بين الهيدروجين والأكسجين كالآتي:
H ---- O
شروط تشكل الرابطة الهيدروجينية
يجب أن تتحقق الشروط الآتية:[٤]
- يجب أن يحتوي الجزيء على ذرة عالية الكهربية مرتبطة بذرة الهيدروجين، مثل الأكسجين أو الفلور.
- يجب أن يكون حجم الذرة الكهربية صغيرًا؛ فكلما كان حجم الذرة أصغر، كلما زادت قوة جذبها لإلكترونات الرابطة التساهمية.
أنواع الرابطة الهيدروجينية
يوجد نوعان من الروابط الهيدروجينية، وذلك كالآتي:[٣]
- رابطة هيدروجينية داخلية: تحدث الرابطة الهيدروجينية الداخلية بين ذرة هيدروجين وذرة كهروسالبيتها عالية في نفس الجزيء؛ مثل الروابط الموجودة في مركب أسيتيل الأسيتون (C₅H₈O₂).
- رابطة هيدروجينية خارجية: تحدث الرابطة الهيدروجينية الخارجية عندما تتكون الرابطة بين جزيئات مختلفة للمركب نفسه، مثل الروابط الموجودة بين جزيئات الماء أو الروابط الموجودة بين جزيئات الأمونيا.
الرابطة الهيدروجينية في الماء
الماء هو مثال ممتاز على الترابط الهيدروجيني؛ ففي جزيئات الماء (H2O)، يرتبط الهيدروجين تساهميًا بذرة الأكسجين الكهربية، ولذلك، تنشأ الرابطة الهيدروجينية في جزيئات الماء؛ بسبب حدوث تفاعل ثنائي القطب بين ذرة الهيدروجين لجزيء ماء واحد وذرة الأكسجين لجزيء H2O آخر.[٤]
يمكن ملاحظة أن جزيء ماء واحد يمكن أن يشكل 4 روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء المحيطة به؛ اثنان بهما ذرات الهيدروجين واثنان بهما ذرات الأكسجين، وهذا هو السبب في أن درجة غليان الماء أعلى من درجة غليان الأمونيا أو فلوريد الهيدروجين (HF)، ففي حالة الأمونيا (NH3) مثلًا، تكون كمية الرابطة الهيدروجينية محدودة مقارنة مع كميتها في الماء، فكلما زاد عدد الروابط الهيدروجينية في المركب كلما ارتفعت درجة الغليان ودرجة الانصهار واللزوجة.[٣]
المراجع
- ↑ "Chemical Bonding", byjus, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "hydrogen bonding", britannica, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "Hydrogen Bonding", chem.libretexts, Retrieved 4/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "Hydrogen Bonding", byjus, Retrieved 4/8/2022. Edited.
