تم اكتشاف نوع جديد من الروابط الكيميائية القوية للغاية

بالعربي/ إنها مثل روابط الهيدروجين الموجودة في الماء ، لكنها أقوى بكثير.

اكتشف العلماء مؤخرًا نوعًا جديدًا تمامًا من الروابط الكيميائية – وهو أقوى بكثير مما يحق له أن يكون.

يُظهر النوع الجديد من الرابطة أن الفجوة بين الروابط التساهمية القوية ، التي تربط الجزيئات ببعضها ، والروابط الهيدروجينية الضعيفة ، التي تتشكل بين الجزيئات ويمكن كسرها بشيء بسيط مثل تقليب الملح في كوب من الماء ، ليس واضحًا. كما تقترح كتب الكيمياء.

فكر في العودة إلى فصل الكيمياء في المدرسة الثانوية ، وستتذكر أن هناك أنواعًا مختلفة من الروابط التي تربط الذرات معًا في جزيئات وهياكل بلورية. 

تربط الروابط الأيونية المعادن وغير المعدنية لتشكيل الأملاح. تربط الروابط التساهمية القوية جزيئات مثل ثاني أكسيد الكربون والماء. تتشكل روابط الهيدروجين الأضعف بكثير بسبب نوع إلكتروستاتيكي من التجاذب بين الهيدروجين وذرة أو جزيء مشحون سالبًا ، على سبيل المثال يتسبب في جذب جزيئات الماء بعضها لبعض وتشكيل قطرات أو جليد بلوري. الروابط الأيونية والتساهمية والهيدروجينية كلها مستقرة نسبيًا ؛ تميل إلى أن تستمر لفترات طويلة من الزمن ولها آثار يمكن ملاحظتها بسهولة. لكن الباحثين يعرفون منذ فترة طويلة أنه أثناء تفاعل كيميائي ، حيث تتشكل الروابط الكيميائية أو تنكسر ، تكون القصة أكثر تعقيدًا وتتضمن “حالات وسيطة” قد توجد لأجزاء صغيرة من الثانية ويصعب ملاحظتها. 

في الدراسة الجديدة ، تمكن الباحثون من الحفاظ على استمرار هذه الحالات المتوسطة لفترة كافية لإجراء فحص مفصل. ما وجدوه كان رابطة هيدروجينية بقوة الرابطة التساهمية ، تربط الذرات ببعضها البعض في شيء يشبه الجزيء.

للقيام بذلك ، أذاب الباحثون مركب فلوريد الهيدروجين في الماء ، وشاهدوا كيف أن الهيدروجين والفلورتفاعلت الذرات. انجذبت ذرات الفلور إلى ذرات الهيدروجين بسبب الاختلالات في الشحنات الموجبة والسالبة عبر أسطحها ، وهو الهيكل الكلاسيكي لرابطة الهيدروجين. تميل كل ذرة هيدروجين إلى أن تكون محصورة بين ذرتين من الفلور. لكن تلك السندويشات كانت مرتبطة ببعضها بقوة أكبر من روابط الهيدروجين النموذجية ، والتي يمكن كسرها بسهولة. ترتد ذرات الهيدروجين ذهابًا وإيابًا بين ذرات الفلور ، وتشكل روابط قوية مثل الروابط التساهمية وتشبه الجزيئات ، والتي لا ينبغي أن تكون الروابط الهيدروجينية قادرة على تكوينها. لكن آلية الرابطة الجديدة كانت إلكتروستاتيكية ، مما يعني أنها تتضمن نوعًا من الاختلافات في الشحنة الموجبة والسالبة التي تحدد الروابط الهيدروجينية.متعلق ب:

كانت قوة الروابط الجديدة 45.8 سعرة حرارية لكل مول (وحدة من طاقة الترابط الكيميائي) ، أكبر من بعض الروابط التساهمية. تتكون جزيئات النيتروجين ، على سبيل المثال ، من ذرتين من النيتروجين مرتبطة ببعضهما بقوة تبلغ حوالي 40 كيلو كالوري / مول ، وفقًا لـ LibreTexts . عادةً ما تكون طاقة الرابطة الهيدروجينية حوالي 1 إلى 3 كيلو كالوري / مول ، وفقًا لكتاب الكيمياء الحيوية .

وصفوا نتائجهم في ورقة نشرت يوم الخميس (7 يناير) في مجلة Science . في مقال مصاحب في مجلة Science ، كتب ميشا بون ويوهانس هونجر باحثون في معهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمرات في ألمانيا ، والذين لم يشاركوا في الدراسة ، أن هذه الرابطة غير العادية تطمس الفئات الواضحة للكيمياء .

وكتبوا أن “وجود حالة الترابط التساهمي والهيدروجين الهجين لا يتحدى فهمنا الحالي لماهية الرابطة الكيميائية بالضبط فحسب ، بل يوفر أيضًا فرصة لفهم التفاعلات الكيميائية بشكل أفضل” ، حيث يتم غالبًا استدعاء “حالات التفاعل الوسيطة” لكن نادرا ما تدرس مباشرة “.

وكتبوا أن روابط مماثلة توجد على الأرجح في الماء النقي عندما تجد ذرة الهيدروجين نفسها محصورة بين جزيئي ماء. لكن الباحثين كتبوا أنه يعتقد أن هذه الروابط موجودة لكنها ليست طويلة العمر. ولم يتم ملاحظتها قط بشكل قاطع.

وكتبوا أن هذه الدراسة يمكن أن تفتح الباب أمام “فهم أعمق للروابط القوية” وحالات التفاعل الوسيطة. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com