ليه المية بتغلي عند ١٠٠ وكبريتيد الهيدروجين عند −٦٠؟ قطبية الماء والرابطة الهيدروجينية

المعروف إن المركب كل ما يبقى أتقل (كتلته الجزيئية أكبر)، درجة غليانه بتعلى. كبريتيد الهيدروجين H₂S أتقل من المية H₂O، وتركيبه شبهها. يبقى المفروض يغلي عند درجة أعلى منها، صح؟

الحقيقة العكس تمامًا: المية بتغلي عند 100 °س، وكبريتيد الهيدروجين بيغلي عند حوالي −60 °س (وبعض الكتب بتكتبها −61). يعني هو غاز في درجة حرارة الأوضة، والمية سائل. السر في حاجتين: القطبية والرابطة الهيدروجينية.

أولًا: جزيء الماء متركب من إيه؟

• الصيغة الكيميائية للماء: H₂O. يعني جزيء الماء بيتكوّن من اتحاد ذرتين هيدروجين مع ذرة أكسجين.
• نسبة الكتلة: الهيدروجين للأكسجين في الماء = 1 : 8. يعني لو عندك 1 جرام هيدروجين، بيتفاعل مع 8 جرام أكسجين، ويكوّنوا 9 جرام مية. الكتلة ما بتضيعش في التفاعل.

ثانيًا: الرابطة التساهمية

الرابطة التساهمية: رابطة كيميائية بتربط بين ذرتين عن طريق مشاركة كل ذرة بإلكترون أو أكتر.

في جزيء الماء، كل ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة الأكسجين برابطة تساهمية أحادية. يعني الجزيء الواحد فيه رابطتين تساهميتين أحاديتين. والجزيء مش خط مستقيم، شكله منحني، والزاوية بين الرابطتين حوالي 104.5°.

ثالثًا: القطبية

السالبية الكهربية: مقياس لقدرة الذرة على جذب إلكترونات الرابطة الكيميائية ناحيتها لفترة أطول.

سالبية الأكسجين الكهربية أعلى من الهيدروجين. فالأكسجين بيشد إلكترونات الروابط ناحيته، والنتيجة:

• شحنة سالبة جزئية (δ−) على الأكسجين.
• شحنة موجبة جزئية (δ+) على كل ذرة هيدروجين.

وده اسمه قطبية جزيء الماء. الجزيء ككل متعادل، بس فيه طرف سالب شوية وطرف موجب شوية، زي المغناطيس الصغير.

رابعًا: الرابطة الهيدروجينية

الرابطة الهيدروجينية: تجاذب كهروستاتيكي بين ذرة الهيدروجين الموجبة جزئيًا (δ+) في جزيء ماء، وذرة الأكسجين السالبة جزئيًا (δ−) في جزيء ماء مجاور.

يعني الطرف الموجب من جزيء بيشد الطرف السالب من الجزيء اللي جنبه. والروابط الهيدروجينية بتنشأ بين جزيئات فيها هيدروجين مرتبط بذرة سالبيتها الكهربية عالية (زي الأكسجين).

التساهمية ولا الهيدروجينية؟ الفرق المهم

نرجع للسؤال: ليه المية بتغلي عند 100؟

الروابط الهيدروجينية بتمسك جزيئات المية في بعض. وعشان المية تغلي، لازم نكسر الروابط دي ونفصل الجزيئات عن بعض، وده محتاج طاقة أكبر، فدرجة الغليان بتعلى.

أما كبريتيد الهيدروجين H₂S، فالكبريت سالبيته الكهربية أقل من الأكسجين، فمفيش روابط هيدروجينية بين جزيئاته. الجزيئات سهل تتفصل عن بعض، فبيغلي عند درجة واطية جدًا، رغم إنه أتقل.

القطبية وراء خواص تانية كمان

• الإذابة: المية «مذيب عام» لأن جزيئاتها القطبية بتحيط بأيونات الأملاح وبتفصلها عن بعض.
• شذوذ الماء: الروابط الهيدروجينية بترتّب الجزيئات في الجليد بشكل مفتوح، فالجليد كثافته أقل ويطفو. اقرا عنها في الخواص الفيزيائية للماء.

أسئلة تدريب

١. الصيغة الكيميائية للماء ........، ونسبة كتلة الهيدروجين إلى الأكسجين فيه ........

الإجابة: H₂O، و1 : 8.

٢. تبلغ درجة غليان كبريتيد الهيدروجين حوالي ........ وذلك لغياب الرابطة ........ بين جزيئاته.

الإجابة: حوالي −61 °س (−60 تقريبًا)، والرابطة الهيدروجينية.

٣. كم رابطة تساهمية في جزيء الماء؟ وما نوعها؟

الإجابة: رابطتين، تساهميتين أحاديتين.

٤. علّل: جزيء الماء جزيء قطبي.

الإجابة: لأن السالبية الكهربية للأكسجين أعلى من الهيدروجين، فبيجذب إلكترونات الروابط ناحيته، فبيتكوّن شحنة سالبة جزئية على الأكسجين وموجبة جزئية على الهيدروجين.

٥. علّل: ارتفاع درجة غليان الماء رغم صغر كتلته الجزيئية.

الإجابة: بسبب الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته، اللي محتاجة طاقة كبيرة عشان تتكسر.

الخلاصة

• الماء H₂O: ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين، مرتبطين بـ رابطتين تساهميتين أحاديتين.
• الأكسجين سالبيته أعلى، فالجزيء قطبي: δ− على الأكسجين وδ+ على الهيدروجين.
• القطبية بتعمل روابط هيدروجينية بين الجزيئات، ودي اللي بترفع درجة الغليان لـ 100 °س.

لفّ جزيء الماء بصباعك وقارن غليانه بكبريتيد الهيدروجين في درس الخواص الكيميائية للماء، أو شوف فيديو القطبية.