ترکیبات مولکولی: دنیای به هم پیوستهٔ مولکولهای جدا
تفاوت اساسی: ترکیب مولکولی در مقابل ترکیب یونی
برای درک بهتر ترکیب مولکولی، مقایسهٔ آن با یک گروه دیگر از مواد به نام ترکیبات یونی[3] بسیار مفید است. در دنیای مواد، این دو گروه نقشهای مهم و متفاوتی دارند.
| ویژگی | ترکیب مولکولی | ترکیب یونی |
|---|---|---|
| اجزای سازنده | مولکولهای خنثی (اتمهای غیرفلزی) | یونهای مثبت و منفی (فلز + نافلز) |
| نیروی پیوند دهنده | پیوند کووالانسی[4]داخل مولکول؛ نیروهای بین مولکولی ضعیف بین مولکولها | پیوند یونی[5] قوی در سراسر شبکه بلوری |
| دمای ذوب و جوش | معمولاً پایین | معمولاً بالا |
| رسانایی الکتریکی | در حالت جامد و مایع معمولاً نارسانا (مگر مواد قطبی[6] حل شده در آب) | در حالت مذاب یا محلول آبی، رسانا |
| حالت فیزیکی متداول در دمای اتاق | گاز، مایع یا جامد نرم (مثل موم) | جامد سخت و شکننده |
| مثال | آب ($H_2O$)، دیاکسیدکربن ($CO_2$)، شکر ($C_{12}H_{22}O_{11}$) | نمک خوراکی ($NaCl$)، گچ ($CaSO_4$) |
چگونه یک ترکیب مولکولی تشکیل میشود؟
تشکیل یک ترکیب مولکولی یک فرآیند دو مرحلهای است:
مرحله ۱: تولد مولکولها اتمهای غیرفلزی (مانند هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن) برای رسیدن به آرایش الکترونی پایدار، الکترونهای خود را به اشتراک میگذارند. این اشتراکگذاری منجر به ایجاد یک پیوند قوی به نام پیوند کووالانسی میشود و یک مولکول مجزا را میسازد. مثلاً دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن با اشتراک الکترون، یک مولکول آب ($H_2O$) میسازند.
مرحله ۲: گردهمآیی مولکولها این مولکولهای تازه متولد شده، که حالا از نظر الکتریکی خنثی هستند، شروع به جذب یکدیگر میکنند. این جاذبه برخلاف پیوند کووالانسی، بسیار ضعیفتر است و به آن نیروی بین مولکولی میگویند. همین نیروهای ضعیف هستند که میلیاردها مولکول آب را در یک قطره یا میلیاردها مولکول اکسیژن را در یک بطری گاز کنار هم نگه میدارند.
نامگذاری ترکیبات مولکولی دوتایی
برای نامیدن ترکیبات مولکولی ساده که فقط از دو عنصر غیرفلزی متفاوت ساخته شدهاند (مانند $CO$، $N_2O_4$)، از قواعد مشخصی استفاده میشود. در این سیستم، از پیشوندهای یونانی برای نشان دادن تعداد اتمهای هر عنصر استفاده میکنیم.
| تعداد اتم | پیشوند | مثال (فرمول) | نام |
|---|---|---|---|
| 1 | مونو (معمولاً برای عنصر اول حذف میشود) | $CO_2$ | دیاکسید کربن |
| 2 | دی | $N_2O$ | مونوکسید دینیتروژن |
| 4 | تترا | $CCl_4$ | تتراکلرید کربن |
| 5 | پنتا | $P_2O_5$ | پنتااکسید دیفسفر |
نکته: نام عنصر سمت راست فرمول (المنت با بار الکترونگاتیویته کمتر) بدون تغییر میماند و نام عنصر سمت چپ (با الکترونگاتیویته بیشتر) با پسوند «ید» به پایان میرسد. مثلاً در $N_2O$، از راست به چپ: اکسیژن ($O$) به «اکسید» و نیتروژن ($N$) به «نیتروژن» تبدیل میشود و با پیشوندهای عددی ترکیب میشود.
ترکیبات مولکولی در زندگی روزمره و صنعت
ترکیبات مولکولی نهتنها در طبیعت، بلکه در فناوری و زندگی ما نیز نقش پررنگی دارند. در ادامه به چند مثال کاربردی اشاره میکنیم.
سوختها: بسیاری از سوختهای رایج ترکیبات مولکولی هستند. گاز طبیعی که برای پختوپز استفاده میشود عمدتاً از متان ($CH_4$) تشکیل شده است. بنزین خودروها نیز مخلوط پیچیدهای از هیدروکربنهای مولکولی (ترکیبات کربن و هیدروژن) مانند اکتان ($C_8H_{18}$) است.
پلاستیکها و پلیمرها: تمام پلاستیکها از زنجیرههای بلند مولکولی به نام پلیمر ساخته شدهاند. مثلاً پلیاتیلن ($(C_2H_4)_n$)، که در ساخت کیسههای پلاستیکی و بطریها به کار میرود، از اتصال هزاران مولکول کوچک اتیلن به دست میآید.
یخ خشک: این ماده جالب که برای سرد کردن سریع مواد استفاده میشود، در واقع جامد یک ترکیب مولکولی است. یخ خشک همان گاز دیاکسیدکربن ($CO_2$) است که در دمای بسیار پایین (-78°C) منجمد شده است. وقتی گرم شود، بدون تبدیل به مایع (تصعید[7]) مستقیماً به گاز تبدیل میشود. این ویژگی به خاطر نیروهای بین مولکولی خاص در $CO_2$ است.
داروها: ساختار اکثر داروها بر پایهٔ ترکیبات آلی مولکولی است. مولکول دارو بهگونهای طراحی میشود که بتواند با مولکولهای خاصی در بدن (مانند پروتئینها) برهمکنش داشته و اثر درمانی خود را اعمال کند. آسپرین ($C_9H_8O_4$) یک مثال ساده و شناخته شده است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 ترکیب مولکولی (Molecular Compound).
2 Intermolecular Forces.
3 Ionic Compounds.
4 Covalent Bond: پیوندی که در آن اتمها الکترونها را به اشتراک میگذارند.
5 Ionic Bond: پیوندی که در آن یک اتم الکترون میدهد و اتم دیگر الکترون میگیرد و یونهای با بار مخالف یکدیگر را جذب میکنند.
6 Polar Molecules: مولکولهایی که توزیع نابرابر بار الکتریکی دارند و یک سر کمی مثبت و سر دیگر کمی منفی است.
7 Sublimation: تغییر حالت مستقیم از جامد به گاز.
