درجة الغليان للمركبات العضوية

ما هي المركبات العضويّة؟

يمكن تعريف المركّبات العُضويّة على أنّها كُلّ مُركّب كيميائيّ يحتوي على جُزيئات من الكربون جنبًا إلى جنب مع العناصر الأساسية الأخرى التي تحتاجها الكائنات الحية لتقوم بمهامها الحياتية، ويُعد الكربون العنصر الرئيسي نظرًا لاحتوائه على أربعة إلكترونات داخل غلافٍ خارجيٍ من الإلكترونات قادر على احتواء ثمانية إلكترونات، الأمر الذي يمكّنه من تشكيل العديد من الروابط مع ذرات كربون أخرى وعناصر أخرى كالهيدروجين، والأكسجين والنيتروجين، وتوجد العديد من المركّبات العُضويّة ذات الأهمّيّة في علم الكيمياء الحيويّة، مثل الكربوهيدرات والبروتينات نظرًا لقدرتها على تشكيل سلاسل طويلةٍ وبُنياتٍ هيكليةٍ معقّدةٍ، إذ تُعد المركبات العضوية المصنوعة من تلك الجزيئات أساس التفاعلات الكيميائية في خلايا النباتات والحيوانات وهي تفاعلات مانحة للطاقة بهدف صنع الغذاء والتكاثر، ولجميع العمليات الضرورية الأخرى التي من شأنها الحفاظ على الحياة^[١].

خصائص المركبات العضوية

توجد أربعة أنواع من المركبات العضوية وهي الهيدروكربونات، والدهون، والبروتينات والأحماض النووية، تؤدي تلك الأنواع الأربعة مهام مختلفةً في الخلايا الحية، على الرغم من أن العديد من المركبات العضوية ليست قطبية الجزيئات؛ بمعنى أنها لا تذوب جيدًا في ماء الخلية؛ إلا أنها تذوب غالبًا في المركبات العضوية الأخرى، على سبيل المثال تُعد الكربوهيدرات مثل السكّر قطبيةً إلى حدٍ ما وتذوب في الماء، أمّا الدهون فلا تذوب، ولكن الدهون تذوب وتتحلل في مذيبات عضوية أخرى كالأثير، ومن جهة أخرى عند تواجد الأنواع الأربعة من المركبات العضوية في المحاليل فإنها تتفاعل لتشكل مركباتٍ جديدةً كونها تصبح على اتّصال بالأنسجة الحية.

تمتد المركبات العضوية من مواد بسيطة ذات جزيئات تحتوي على عددٍ قليلٍ من الذرات الخاصة بعنصرين إلى مركبات كيميائية -بوليمرات- طويلة ومعقدّة تحتوي جزيئاتها على العديد من العناصر، مثلًا؛ تحتوي الهيدروكربونات على كربون وهيدروجين فقط، ويمكنها تشكيل جزيئات بسيطة أو سلاسل طويلة، كما تُستخدم في بناء الخلية كأحجار أساس بنائية للجزيئات المعقدة^[١].

الفرق بين المُركّبات العُضويّة وغير العُضويّة

إن الاختلاف الرئيسي في البنية الكيميائية للمركبات العضوية وغير العضوية هو احتواء العضوية على ذرة كربون في بنيتها، ولكن من الممكن رؤية عناصر أخرى كالهيدروجين، والنيتروجين والأكسجين، وفي المقابل لا تحتوي المركبات غير العضوية على ذرات كربون في بنيتها الكيميائية.

على الرغم من ذلك الاختلاف الرئيسي بين المركبات العضوية وغير العضوية، إلا أنه توجد نقطة ثانوية تجب الإشارة إليها وهي إمكانية ظهور الكربون في بُنية بعض المركبات غير العضوية؛ في المركبات التي يُطلق عليها organometallics أي الفلزات العضوية إذ تنشأ هذه المركبات من ترابط ذرة الكربون في المركبات العضوية بفلز في المركبات غير العضوية^[٢].

ما هي درجة الغليان للمركبات العُضوية؟

عندما نتحدث عن درجة غليان الجزيئات العضوية فإننا نشير إلى درجة الحرارة التي تنكسر عندها قوى الروابط الهيدروجينية وقوى الجذب مثل قوة فاندروال للجذب بين الجزيئات، الأمر الذي يؤدي إلى تحرر تلك الجزيئات وانفصالها عن بعضها البعض، ولكن من الجدير بالذكر هنا أنه ليسلا يوجد تكسير للرابطة التساهمية داخل الجزيئات عند درجة الغليان^[٣].

ما هي العوامل المؤثرة في درجة الغليان للمركبات العضوية؟

تعتمد درجة غليان أي مركب عضوي على وزنه الجزيئي، فكلما ازداد الوزن الجزيئي للمركب ازدادت درجة غليانه، وفي حال تساوى الوزن الجزيئي لمركبين عضويين فتوجد العديد من العوامل المختلفة التي تحدد درجة غليان كلٍ منهما، ومن هذه العوامل ما يأتي^[٣]:

• شكل الجزيئات: هو أحد العوامل الهامة التي تؤثر في درجة غليان المركب العضوي إذ يوجد نوعان من الجزيئات؛ جزئيات متفرعة وأخرى غير متفرعة، فإذا كانت الجزيئات متفرعةً، بمعنى أنها تملك شكلًا كرويًا، فإنها تملك منطقةً سطحيةً أقل وقوى جذب أضعف بين الجزيئات، بالتالي درجة غليان أقل، أمّا إذا كانت الجزيئات غير متفرعة أو أقل تفرعًا عن سابقتها فإن المنطقة السطحية فيها تكون أعلى، الأمر الذي يؤدي إلى وجود قوى جذب أكبر بين الجزيئات، بالتالي تكون درجة غليان المركب أعلى.
• المجموعة الوظيفية للجزيء العضوي: يُعد من العوامل الهامة الأخرى؛ فإذا امتلكت المجموعة الوظيفية قطبيةً وقدرةً على صنع روابط هيدروجينية بين الجزيئات فإنها ستحتاج إلى درجة حرارة عالية لكسر تلك الروابط جنبًا إلى جنب مع قوى الجذب بين الجزيئات، بالتالي تكون درجة غليان هذه المركبات العضوية أعلى.

من جهةٍ أخرى، يعتمد تحديد ترتيب درجات الغليان على فهم مجموعة من المعايير والاتجاهات، والمفتاح الرئيس الواجب أخذه بعين الاعتبار هنا أن درجات الغليان تعكس معدّل القوى بين الجزيئات، فكلما ارتبطت الجزيئات معًا بشكلٍ أقوى، احتاجت إلى طاقة أكبر لكسر تلك الروابط، وفيما يأتي ثلاثة اتجاهات مهمة يجب أخذها بعين الاعتبار في هذا السياق^[٤]:

• القوى النسبية بين الجزيئات: تُحدد درجة الغليان للجزيئات التي يتشابه فيها الوزن الجزيئي من خلال المجموعات الوظيفية الظاهرة.
• الوزن الجزيئي: تزيد درجة الغليان بزيادة الوزن الجزيئي، ولكن السؤال الواجب طرحه هنا هو عن كيفية ازدياد القوى النسبية بين الجزيئات كلما ازداد الوزن الجزيئي لها؛ القوى الرئيسية الفعالة في هذه الحالة هي قوى فاندورال للتشتت والتي تتناسب مع مساحة السطح، لذا كلما ازداد طول السلسلة ستزداد مساحة السطح، الأمر الذي تترتب عليه زيادة قدرة الجزيئات الفردية على جذب بعضها البعض.
• دور التناظر أو التماثل في الانصهار ودرجات الغليان: في البداية يمكن مقارنة طول الجزيئات بالسباغيتي، كلما ازداد طول النودلز أو السباغيتي احتاج الشخص إلى جهد أكبر لتفكيكها، وهنا كلما ازداد طول السلسلة أصبح بإمكان الجزيئات الاصطفاف والوقوف جيدًا بجانب بعضها البعض في عدة مواقع وفرديًا، قد لا يعني التفاعل على صعيد الجزيئات الفردية الكثير، ولكن عند إضافة الجزيئات جميعها فوق طول السلسلة، فإن قوى فاندورال قادرة على توليد آثار هائلة.

في المختصر، توجد ثلاثة عوامل رئيسية يجب التفكير بها عند الإجابة على سؤال مرتبط بدرجات الغليان؛ ما هي القوى الكامنة بين الجزيئات؟ كيف يمكن مقارنة الأوزان الجزيئية؟ وكيف يمكن مقارنة المتماثلات أو المتناظرات؟

ما الخصائص الأخرى للمركبات العضوية؟

فيما يأتي مجموعة من الخصائص الأخرى للمركبات العضوية^[٥]:

• خصائص المركبات العضوية صعبة العزل والتحديد كونها تحتوي على ذرة كربون، ومن الضروري معرفة أنه يوجد عدد قليل من المركبات غير العضوية التي يمكن أن تحتوي على كربون، على الرغم من أن الرابطة ضعيفة للغاية إلا أن ذلك الضعف في تحديد وتصنيف المركبات العضوية هو صميم المشكلة عندما يتعلق الأمر بتحديد خصائصها.
• مصطلح المركبات العضوية يُطلق على الجزيئات التي تحتوي على عدد كبير من ذرات الكربون، وهذا العدد ما زال غير محدد.
• بناءً على اعتقاد بعض الباحثين فإن المركب العضوي يجب أن يحتوي على روابط كربونية أو روابط كربونية هيدروجينية لكي تكون مؤهلةً لامتلاك مصطلح المركب العضوي.
• نظرية المذهب الحيوي تُطبق على خصائص المركبات العضوية، إذ تنص هذه النظرية على وجود قوة حيوية كامنة في المركبات العضوية وهي ضرورية للكائنات الحية، كما أن تلك القوة الحيوية غير موجودة في الكائنات غير الحية أو الأشياء.

من حياتكِ لكِ

تُعد الكربوهيدرات مركباتٍ عضويةً مكونةً من عناصر عدة كالكربون، والهيدروجين والأكسجين، ونسبة ذرات الهيدروجين إلى الأكسجين في جزيئات الكربوهيدرات هي 2:1، وتستخدم الكائنات الحية الكربوهيدرات كمصدر طاقة، ووحدات بناء وغايات متعددة أخرى، كما أن الكربوهيدرات هي الفئة الأكبر في المركبات العضوية الموجودة في الكائنات الحية.

تُصنف الكربوهيدرات بناءً على الوحدات الفرعية التي تحتويها، فالكربوهيدرات البسيطة تسمى السكّريات، والسكّر مكون من وحدة واحدة وهي أحادي السكاريد، وفي حال ارتبطت وحدتان بنائيتان معًا ينتج ما يسمى بالسكر الثنائي، وعند ارتباط الوحدات الصغيرة تلك معًا تنتج البوليمرات.

الدهون مثال آخر على المركبات العضوية المهمة في حياتنا، تتكون الدهون من ذرات الكربون، والهيدروجين والأكسجين، كما أنها تملك نسبةً أعلى من ذرات الهيدروجين إلى الأكسجين عند مقارنتها بالكربوهيدرات، وتُعد المجموعات الرئيسية الثلاث للدهون هي الدهون الثلاثية -الشحوم والزيوت والشمع- والمنشطات والفوسفوليبيدات، وتتكون الدهون الثلاثية من ثلاثة أحماض دهنية مرتبطة بجزيء جليسرين، أما المنشطات فتتكون من أربع حلقات كربونية مرتبطة ببعضها البعض، بينما تمثل الفوسفوليبيدات دهونًا ثلاثية باستثناء إحدى المجموعات الموجودة في مكان إحدى سلاسل الأحماض الدهنية، وتُستخدم الدهون لتخزين الطاقة، وبناء الهيكل العام، وكجزيئات مؤشرة لمساعدة الخلايا على التواصل مع بعضها البعض^[٦].

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "What is an Organic Compound?"، sciencing, Retrieved 2020-7-13. Edited.
2. ↑ " Inorganic vs. Organic Chemistry"، study, Retrieved 2020-7-13. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "Boiling Point of an Organic Compound", onlineorganicchemistrytutor,2017-8-25، Retrieved 2020-7-13. Edited.
4. ↑ "3 Trends That Affect Boiling Points"، masterorganicchemistry, Retrieved 2020-7-13. Edited.
5. ↑ "Properties of Organic Compounds", softschools, Retrieved 2020-8-11. Edited.
6. ↑ "Types of Organic Compounds"، thoughtco, Retrieved 2020-8-11. Edited.