تقلب نامه (Cheat Sheet) به نوشته ای کوتاه گفته می شود که اغلب در یک یا چند صفحه تنظیم شده و پیرامون یک موضوع مشخص صحبت می کند. در واقع، هدف اصلی ارائه تقلب نامه ها اینست که مفاهیم مرتبط با یک موضوع خاص را به شکل کامل، جامع و ساده در کمترین زمان ممکن به خواننده منتقل کنند. لازم به ذکر است است که چنین تقلب نامه هایی معمولا حجم بسیار زیادی از اطلاعات مهم و مفید را به صورت یکپارچه و واحد در بر می گیرند. به عبارت ساده تر، با استفاده از تقلب نامه ها می توان نکات مهم، چکیده مفاهیم بیان شده در مورد یک مبحث خاص، خلاصه یک درس یا یک کتاب و همچنین فرمول‌های لازم برای حل مسائل را با سرعت زیاد مطالعه و یادآوری کرد.
دقت داشته باشید که تقلب نامه ها در مقاطع مختلف تحصیلی کاربرد دارند و می توانند سرعت و دقت حل مسائل را بیشتر کنند. با این وجود که استفاده از تقلب نامه ها در بعضی امتحانات مجاز نیست، اما می توان قبل از شروع امتحان، با مراجعه به تقلب نامه ها، نکات مهم را به سرعت مرور و یادآوری کرد. در ادامه این مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک به تقلب نامه پیوند های شیمیایی پرداخته می شود. لطفا با ما همراه باشید.
تقلب نامه پیوند های شیمیایی
اتم ها با یکدیگر پیوند شیمیایی داده و ترکیب می شوند. در این صورت، انرژی خود را از دست داده و باعث می شود که آنها به ثبات برسند. به بیان ساده تر، اتم ها برای رسیدن به آرایش پایدار گاز نجیب (قاعده اکتت)، با یکدیگر پیوند شیمیایی تشکیل می دهند. دقت داشته باشید که در این پیوند ها، تنها الکترون های لایه ظرفیت درگیر خواهند بود. در حقیقت، الکترون های لایه والانس خواص یک اتم را تعیین می کنند.
تعریف پیوند شیمیایی
نیرویی که اتم ها و مولکول ها را در کنار یکدیگر نگه می دارد پیوند نامیده می شود. به پیوندی که اتم ها را به یکدیگر متصل کند، پیوند شیمیایی (Chemical bond) می گویند. در حالیکه، اگر پیوند، مولکول ها را به یکدیگر متصل کند، آن را پیوند مولکولی (molecular bond) می نامند. پیوند های میان اتمی به سه دسته پیوند های کووالانسی، پیوند های یونی و پیوند های فلزی تقسیم می شوند. پیوند های میان مولکولی نیز به دو دسته نیروی واندروالسی و پیوند های هیدروژنی طبقه بندی می شوند.
پیوندهای یونی
بین یون های دارای بار مثبت و منفی، پیوندهای یونی (Ionic bond) تشکیل می شود. فلزات و اتم های غیر فلزی با پیوندهای یونی به یکدیگر می پیوندند. اتم های فلز تعداد کمی الکترون در لایه ظرفیت خود دارند. بنابراین، الکترون از دست می دهد و در نتیجه دارای بار مثبت (تشکیل کاتیون) می شوند. در حالیکه، اتم های نافلز تعداد بیشتری الکترون در لایه ظرفیت خود دارند. بنابراین، الکترون می پذیرند و دارای بار منفی (تشکیل آنیون)می گردند. به بیان ساده تر، نیروی نگه داشتن یون ها در کنار همدیگر، نیروی جاذبه الکترواستاتیکی میان دو یون با بار غیر همنام است.
پیوند کووالانسی
اگر اتم ها در طی فرآیند تشکیل پیوند، الکترون های ظرفیت خود را به اشتراک بگذارند، آن را پیوند کووالانسی (Covalent bond) می نامند. در این نوع پیوند، هیچ انتقال الکترونی وجود ندارد. پیوند کووالانسی در بین دو یا چند اتم غیر فلز دیده می شود. برای داشتن پیوند کووالانسی، اتم ها باید حداقل یک اوربیتال نیمه پر داشته باشند.
در پیوند هایی که بین دو اتم یکسان تشکیل می شوند، الکترون ها با نیرو های مساوی جذب می شوند. به این پیوند ها، پیوند های کووالانسی غیر قطبی گفته می شود. حال اگر پیوند کووالانسی بین دو اتم مختلف با الکترونگاتیویته متفاوت ایجاد شود، نیروی وارد بر الکترون های مشترک به وسیله اتم ها متفاوت خواهد بود. به بیان دیگر، الکترون ها به شکل مساوی بین دو اتم درگیر در پیوند به اشتراک گذاشته نمی شوند. به این نوع پیوند ها، پیوند های کووالانسی قطبی می گویند.
پیوند فلزی
پیوندی که اتم های فلز را در کنار هم نگه می دارد، پیوند فلزی (Metallic Bonds) نامیده می شود.
پیوند های مولکولی
اتم هایی که از طریق پیوند های کووالانسی با یکدیگر پیوند دارند، در نهایت مولکول تشکیل می دهند. این مولکول ها یکدیگر را جذب نموده و پیوند های ثانویه تشکیل می دهند. این پیوند ها، تحت سه عنوان نیرو های واندروالس یا پیوند های واندروالس (Van der Waals Bonds)، برهمکنش های دوقطبی- دوقطبی (Dipole-Dipole Interaction) و پیوند هیدروژنی (Hydrogen Bonds) بررسی می شوند.
پیوند های واندروالس
این نوع از پیوند ها را در مولکول های غیر قطبی مانند I۲، Cl۲، H۲ و یا مولکول های نا قطبی اما با پیوند های قطبی مانند دی اکسید کربن (CO۲) می توان بررسی کرد. زمانیکه مولکول های غیر قطبی مانند CO۲ به یکدیگر نزدیک می شوند، یکدیگر را دفع نموده و در نتیجه تقارن مولکول شکسته می شود. در این صورت، دو قطبی مثبت و منفی (دو قطبی لحظه ای یا دو قطبی القایی) در مولکول تشکیل می گردد. به جاذبه آنی این دو قطبی ها، پیوند های واندروالسی گفته می شود. این پیوند به نیروی پراکندگی لاندن نیز معروف است.
برهمکنش های دو قطبی- دو قطبی
این نوع پیوند میان مولکول های قطبی مانند HCl، SO۲، H۲S، PH۳ در فاز جامد و مایع دیده می شود. در مولکول های قطبی تقارن وجود ندارد، بنابراین قطب هایی با بار منفی و مثبت بوجود می آید. جاذبه بین این قطب های مثبت و منفی در مولکول به عنوان برهمکنش دوقطبی- دوقطبی نامیده می شود.
پیوند هیدروژنی
پیوند های شیمیایی ایجاد شده میان اتم هیدروژن و اتم های دارای الکترونگاتیویته بالا مانند اکسیژن، فلوئور و نیتروژن، قوی تر از برهمکنش های دو قطبی- دو قطبی هستند. این نوع پیوند با عنوان پیوند هیدروژنی نامیده می شود. از آنجاییکه عنصر اکسیژن دارای الکترونگاتیویته بالایی است، هیدروژن را در پیوند H-O به شدت جذب می کند. به عبارت دیگر، جاذبه بین اتم H یک مولکول و اتم O یک مولکول دیگر پیوند هیدروژنی نامیده می شود.
نظریه پیوند های والانس
این نظریه بیان می کند که همپوشانی میان اوربیتال ها باعث تشکیل پیوند های شیمیایی می شود. بر طبق این نظریه، اولین پیوندی که از همپوشانی سر به سر اوربیتال ها تشکیل می گردد، پیوند سیگما (𝝈) نام دارد. حال اگر پیوند شیمیایی از همپوشانی اوربیتال های پی (p) تشکیل شده باشند، به پیوند پای (𝝅) مشهور است.
قطبیت پیوند
برای تعیین قطبیت پیوند از اختلاف الکترنگاتیویته میان دو اتم درگیر در پیوند شیمیایی کمک می گیرند. الکترنگاتیوی در حقیقت به تمایل یک اتم در جذب جفت الکترون های اشتراکی به سمت خود گفته می شود.
- اگر اختلاف الکترونگاتیویته عددی بین صفر تا ۰/۴ باشد، پیوند کووالانسی است.
- اختلاف الکترونگاتیویته عددی بین ۰/۵ تا ۱/۴ باشد، پیوند کووالانسی قطبی خواهد بود.
- اگر اختلاف الکترونگاتیویته عددی بین ۱/۵ تا ۴ باشد، پیوند مربوطه یونی است.
هیبریداسیون و هندسه پیوند
همانطور که می دانید، اتم ها می توانند پیوند هایی برابر با تعداد اوربیتال های نیمه پر خود تشکیل دهند. اما زمانیکه به هندسه مولکول و یا تعداد غیر منتظره پیوند های شیمیایی گروه های مختلف جدول تناوبی عناصر دقت کنید، با مفهوم که به آن هیبریداسیون می گویند آشنا خواهید شد. در مولکول ها سه نوع مختلف هیبریداسیون sp، هیبریداسیون sp۲ و هیبریداسیون sp۳ وجود دارد.
