فيديو السؤال: تحديد الاختلاف في الترابط الهيدروجيني لكل من النيتروجين والبروم الكيمياء

السالبية الكهربية للنيتروجين ‪(3.04)‬‏ والسالبية الكهربية للبروم ‪(2.96)‬‏ متقاربتان جدًّا، لكن للنيتروجين قدرة أعلى من البروم على تكوين روابط هيدروجينية. كيف يمكن تفسير هذا الفرق في القدرة على تكوين روابط هيدروجينية؟

٠٥:١٩

‏نسخة الفيديو النصية

السالبية الكهربية للنيتروجين (3.04) والسالبية الكهربية للبروم (2.96) متقاربتان جدًّا. لكن للنيتروجين قدرة أعلى من البروم على تكوين روابط هيدروجينية. كيف يمكن تفسير هذا الفرق في القدرة على تكوين روابط هيدروجينية؟ أ: ذرة النيتروجين تحتوي على أزواج حرة أكثر من ذرة البروم، وهذا يجعلها أكثر قدرة على تكوين روابط هيدروجينية. ب: ذرة البروم تحتوي على بروتونات أكثر في نواتها، وهذا يجعلها تجذب ذرة الهيدروجين بقوة كافية لتكوين روابط تساهمية بدلًا من روابط هيدروجينية. ج: ذرة البروم أكثر تفاعلية من ذرة النيتروجين؛ لذا تكون روابط تساهمية بسهولة، وهذا يجعلها تفقد الأزواج الحرة التي تكون بها روابط هيدروجينية. د: حجم ذرة البروم الأكبر يعني أن لها قوى جذب أضعف لذرات الهيدروجين في الجزيئات المجاورة الأخرى. هـ: يمكن لذرة البروم تكوين رابطة واحدة فقط مع ذرة هيدروجين، أما ذرة النيتروجين فيمكنها تكوين ثلاث روابط، وهذا يجعلها أكثر قدرة على تكوين روابط هيدروجينية.

دعونا نفرغ بعض المساحة على الشاشة لمناقشة الروابط الهيدروجينية.

الروابط الهيدروجينية تداخلات ثنائية الأقطاب توجد بين ذرات الهيدروجين المترابطة تساهميًّا وأزواج الإلكترونات الحرة في العناصر ذات السالبية الكهربية العالية. تحدث هذه التداخلات القوية بسبب التوزيع غير المتساوي للشحنة. على سبيل المثال، الأكسجين هو العنصر ذو السالبية الكهربية العليا في الماء. هذا يعني أن الإلكترونات المشتركة في الروابط التساهمية مع ذرات الهيدروجين تنجذب أكثر إلى ذرة الأكسجين. ينتج عن ذلك شحنة سالبة جزئية على الأكسجين، ويمكننا تمثيلها بالرمز ‪𝛿‬‏ سالب. هذا يعطي ذرات الهيدروجين شحنة موجبة جزئية، ويمكننا تمثيلها بالرمز ‪𝛿‬‏ موجب.

لكي يكون العنصر ذو السالبية الكهربية العالية المرتبط تساهميًّا بالهيدروجين روابط هيدروجينية، يجب أن يوجد توزيع غير متساو للشحنة. يجب أيضًا أن يوجد زوج إلكترونات حر واحد على الأقل في العنصر ذي السالبية الكهربية العالية. تحتوي مادة مثل بروميد الهيدروجين على ذرات هيدروجين مرتبطة تساهميًّا بذرة ذات سالبية كهربية عالية بها أزواج حرة، ولها توزيع غير متساو للشحنة. مع ذلك، لا تتكون الروابط الهيدروجينية القوية. لم لا يحدث ذلك؟ السبب وراء ذلك هو أن الروابط الهيدروجينية القوية لا تتكون إلا عندما تتركز الشحنة السالبة الجزئية القوية بكثافة عالية في منطقة صغيرة.

لنلق نظرة على نصف القطر الذري لكل من النيتروجين والبروم لفهم هذه الفكرة أكثر.

في الجدول الدوري، يقل نصف القطر الذري بالانتقال من اليسار إلى اليمين. كما أنه يزيد أيضًا بالانتقال من أعلى إلى أسفل. في الجدول الدوري، نجد النيتروجين في الدورة الثانية في المجموعة الـ 15، ونجد البروم في الدورة الرابعة في المجموعة الـ 17. في نصف القطر الذري، يكون التدرج الرأسي لأسفل المجموعة أقوى بكثير من التدرج الأفقي عبر الدورة. ومن ثم، فإن نصف قطر ذرة البروم أكبر بكثير من نصف قطر ذرة النيتروجين.

على الرغم من أن السالبيتين الكهربيتين لهاتين الذرتين متقاربتان جدًّا، فإن نصفي قطريهما الذريين مختلفان اختلافًا شاسعًا. يكون كل من ذرتي النيتروجين والبروم روابط تساهمية مع ذرات الهيدروجين. من المرجح أن يحتوي كل من ذرتي النيتروجين والبروم على أزواج إلكترونات حرة، وأن يكون لكل منهما توزيع غير متساو للشحنة عند تكوين جزيئات مع الهيدروجين. مع ذلك، نظرًا لصغر حجم ذرات النيتروجين، يكون لها كثافة شحنة أعلى، وتكون شحنتها السالبة الجزئية أكثر تركيزًا. تعني الكثافة العليا للشحنة في الذرة ذات السالبية الكهربية العالية أنه يوجد تجاذب أقوى بين تلك الذرة والشحنة الموجبة الجزئية للهيدروجين على الجزيئات المجاورة.

إذن، في ذرة البروم الأكبر حجمًا، تكون قوى جذبها للجزيئات المجاورة أضعف بسبب انتشار الشحنة السالبة الجزئية في نصف قطر أكبر. بالانتباه لذلك، دعونا نلق نظرة أخرى على خيارات الإجابة.

يمكننا ملاحظة أن خيار الإجابة د يصف التفسير الذي ناقشناه. ومن ثم، يمكن تفسير الفرق في القدرة على تكوين روابط هيدروجينية لكل من النيتروجين والبروم من خلال خيار الإجابة د. حجم ذرة البروم الأكبر يعني أن لها قوى جذب أضعف لذرات الهيدروجين في الجزيئات المجاورة الأخرى.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.