بقلم الكاتب التركي هارون يحيى
ما الذي يجعل الأشياء التي تراها حولك تختلف عن بعضها البعض؟ ما الذي يميز ألوانها، وأشكالها وروائحها ومذاقاتها؟ لماذا تكون إحدى المواد ناعمة والأخرى صلبة والثالثة سائلة؟ استناداً إلى ما قرأته حتى الآن، فقد تجيب على هذه الأسئلة بقولك: ''إن الاختلافات الموجودة بين ذراتها هي السبب في ذلك'' ولكن هذه الإجابة غير كافية، لأنه لو كانت الذرات هي السبب في تلك الاختلافات، لكان يجب أن تكون هناك بلايين الذرات التي تحمل خواص مختلفة عن بعضها البعض ومن الناحية العملية، لا تسير الأمور على هذا النحو إذ إن هناك مواد عديدة تبدو مختلفة وتحمل خواص مختلفة على الرغم من احتوائها على الذرات نفسها ويرجع السبب في ذلك إلى اختلاف الترابطات الكيميائية التي تكونها الذرات فيما بينها لكي تصبح جزيئات وتعتبر الجزيئات الخطوة الثانية بعد الذرات في الطريق إلى المادة وتمثل الجزيئات أصغر الوحدات التي تحدد الخواص الكيميائية للمادة وتتكون هذه الأجسام الصغيرة من ذرتين أو أكثر، وبعضها يتكون من آلاف المجموعات من الذرات وتتماسك الذرات ببعضها البعض داخل الجزيئات بواسطة ترابطات كيميائية تحددها قوة الجذب الكهرومغناطيسية، مما يعني أن هذه الترابطات تتكون على أساس الشحنات الكهربائية للذرات وتتحدد الشحنات الكهربائية للذرات، بدورها، بواسطة الإلكترونات الموجودة على الغلاف الخارجي ويؤدي ترتيب الجزيئات في اتحادات مختلفة إلى تنوع المادة الذي نراه حولنا وتبرز عند هذه النقطة بالذات أهمية الترابطات الكيميائية التي تشكل جوهر تنوع المادةالترابطات الكيميائية كما فسرنا آنفا، تتكون الترابطات الكيميائية من خلال حركة الإلكترونات في الأغلفة الإلكترونية الخارجية للذرات وتميل كل ذرة إلى ملء غلافها الخارجي بأقصى عدد من الإلكترونات تستطيع أن تستوعبه وأقصى عدد من الإلكترونات يمكن أن تحتفظ به الذرة في أغلفتها الخارجية هو (
إلكترونات وللوصول إلى هذا العدد، إما أن تستقبل الذرات إلكترونات من ذرات أخرى لتستكمل الثمانية إلكترونات في أغلفتها الخارجية، وإما أن يكون لديها عدد أقل من الإلكترونات في أغلفتها الخارجية، فتعطيها لذرة أخرى، مما يؤدي إلى تكوين غلاف فرعي تم استكماله من قبل في مداراته الخارجية ويعتبر ميل الذرات إلى تبادل الإلكترونات القوة الأساسية المحرضة على الترابطات الكيميائية التي تكونها فيما بينها وتجدر الإشارة إلى أن هذه القوة الدافعة - أي هدف الذرات المتمثل في زيادة عدد الإلكترونات في أغلفتها الخارجية إلى الحد الأقصى - تحث الذرة على تكوين ثلاثة أنواع من الترابطات مع الذرات الأخرى، هي:الترابط الأيوني [color=blue]ionic bond،والترابط التساهمي
covalent bond، والترابط المعدني
metallic bond وفي العادة، تعمل بين الجزيئات ترابطات خاصة تندرج تحت العنوان العام
''الترابطات الضعيفة"[color:b49b=blue:b49b]weak bonds وتتسم هذه الترابطات بأنها أضعف من الترابطات التي تكونها الذرات من أجل تشكيل الجزيئات، لأن الجزيئات تحتاج إلى مزيد من التركيبات المرنة لتشكيل المادة دعونا الآن نبحث، باختصار، في خواص هذه الترابطات وكيفية تكونها.
تعطي ذرة الصوديوم إلكترونها الخارجي لذرة الكلور فتصبح موجبة الشحنة. وبعد أن تحصل ذرة الكلور على الإلكترون، تصبح سالبة الشحنة. وتكوِّن الذرتان رابطة أيونية من خلال انجذاب هاتين الشحنتين المتضادتين نحو بعضهما البعض
[color=red] [color:b49b=red:b49b]الترابطات الأيونية
تقوم الذرات المتحدة بواسطة هذا الترابط بمقايضة الإلكترونات فيما بينها لتصل بعدد الإلكترونات في أغلفتها الخارجية إلى ثمانية إلكترونات وتقوم الذرات التي لديها ما يصل إلى أربعة إلكترونات في أغلفتها الخارجية بإعطاء هذه الإلكترونات إلى الذرة التي ستتحد معها، أي التي ستترابط معها في حين تقوم الذرات التي لديها أكثر من أربعة إلكترونات في أغلفتها الخارجية باستقبال الإلكترونات من الذرات التي ستترابط معها وتتميز الجزيئات التي تتكون نتيجة لهذا النوع من الترابطات بتركيبات بلورية (تكعيبية) وتجدر الإشارة إلى أن جزيئات ملح الطعام المألوف (كلوريد الصوديوم) هي من بين المواد التي تتكون بواسطة هذه الرابطة ولكن، ما سبب وجود هذا الميل لدى الذرات؟ وماذا كان يحدث لو لم يكن لديها هذا الميل؟ حتى اليوم، لا يمكن تعريف الترابطات التي تكونها الذرات إلا بعبارات عامة جداً ولم يُفهم حتى الآن السبب في تقيد الذرات بهذا المبدأً هل يمكن أن يكون السبب هو أن الذرات قررت بنفسها أن عدد الإلكترونات في أغلفتها الخارجية يجب أن يكون ثمانية؟ بالقطع لا، ذلك أن حدوث سلوك بمثل هذا القدر من الحسم يتخطى قدرات الذرة، لأنها لا تملك أي ذكاء أو إرادة أو وعي ويعتبر هذا العدد مفتاحاً لاتحاد الذرات من أجل تكوين الجزيئات التي تشكل الخطوة الأولى في خلق المادة وخلق الكون في النهاية ولو لم يكن لدى الذرات مثل هذا الميل وفقا لهذا المبدأ، لما كان هناك وجود للجزيئات، وبالتالي، للمادة ولكن، منذ اللحظة الأولى لخلق الذرات وهي تعمل بفضل هذا الميل على تكوين الجزيئات والمادة بطريقة متقنةالترابطات التساهمية:واجه العلماء الذين درسوا الترابطات بين الذرات وضعا مشوقاً ففي حين أن بعض الذرات تقايض الإلكترونات من أجل تكوين الترابطات، يتقاسم البعض الآخر الإلكترونات في أغلفته الخارجية وقد كشف المزيد من البحث أن العديد من الجزيئات التي تحظى بأهمية حاسمة في الحياة تدين بوجودها إلى هذه الترابطات ''التساهمية "دعونا نعطي مثالاً بسيطاً لتفسير الترابطات التساهمية بشكل أفضل كما ذكرنا آنفا في موضوع الأغلفة الإلكترونية، يمكن أن تحمل الذرات إلكترونين بحد أقصى في أغلفتها الإلكترونية الداخلية وتحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون واحد وتميل إلى زيادة عدد إلكتروناتها إلى اثنين لتصبح ذرة مستقرة لذلك، تكون ذرة الهيدروجين ترابطاً تساهمياً مع ذرة هيدروجين ثانية ويعني ذلك أن ذرتي الهيدروجين تتقاسمان إلكترونهما الوحيد بوصفه إلكتروناً ثانيا وبالتالي، يتكون جزيء (H2) إذا تجمع عدد كبير من الذرات عن طريق تقاسم الإلكترونات فيما بينها، يسمى ذلك 
تكوِّن بعض الذرات جزيئات جديدة من خلال الترابط التساهمي الذي تتقاسم فيه إلكترونات مداراتها الخارجية[color:b49b=blue:b49b]وحدة بناء الحياة:
[color=black] ذرة '' الكربون"[color:b49b=black:b49b]يعتبر الكربون أكثر العناصر حيوية بالنسبة إلى الكائنات الحية، لأن جميع الكائنات الحيةتتركب من مركبات الكربون· ولن تكفي صفحات عديدة لوصف خواص ذرة الكربون، التي تلعب دوراً مهما للغاية في وجودنا، كما أن علم الكيمياء لم يتمكن حتى الآن من كشف جميع خواصها وسنذكر هنا فقط بضعاً من خواص الكربون المهمة جداً تتكون تركيبات متنوعة مثل غشاء الخلية، وقرون ظبي الإلكة، وجذع الشجر الأحمرdoowdeوعدسة العين وسم العنكبوت من مركبات الكربون وينتج عن اتحاد الكربون بالهيدروجين والأكسجين والنيتروجين - بكميات وترتيبات هندسية عديدة ومختلفة - تشكيلة ضخمة من المواد التي يوجد اختلاف هائل بين خواصها إذن، ما هو السبب في قدرة الكربون على تكوين نحو 1,7مليون مركب؟ .
تتمثل إحدى أهم خواص الكربون في قدرته على تكوين سلاسل كيميائية بسهولة كبيرة من خلال صف ذرات الكربون الواحدة تلو الأخرى وتتكون أقصر سلسلة كربونية من ذرتي كربون وعلى الرغم من عدم وجود رقم محدد لعدد الكربونات التي تتألف منها أطول سلسلة كربونية، فيمكننا أن نتحدث عن سلسلة بها سبعون حلقة وإذا علمنا أن الذرة التي تستطيع أن تكوِّن أطول سلسلة بعد ذرة الكربون هي ذرة السليكون التي تكون ست حلقات، سندرك بشكل أفضل الوضع غير العادي لذرة الكربون([color=blue]2) ويرجع السبب في قدرة الكربون على تكوين سلاسل متعددة الحلقات إلى أن سلاسله ليست كلها طولية، فقد تكون السلاسل متفرعة، كما يمكن أيضا أن تشكل مضلعاتpolygons وعند هذه النقطة، يلعب شكل السلسلة دوراً مهما جداً ففي مركبين من الكربون، على سبيل المثال، إذا كان عدد ذرات الكربون متساوياً في كل منهما ولكن الاتحاد تم في سلاسل مختلفة الأشكال، ستتكون مادتان مختلفتان وتنتج عن خصائص ذرة الكربون المذكورة آنفاً جزيئات تلعب دوراً بالغ الأهمية في الحياة وتتكون بعض جزيئات مركبات الكربون من بضع ذرات فقط؛ في حين تتكون جزيئات أخرى من آلاف بل حتى ملايين الذرات ولا يوجد كذلك عنصر آخر مثل الكربون تتعدد استخداماته في تكوين جزيئات بمثل هذا القدر من التحمل والاستقرار وسنستشهد هنا بكلمات
ديفيد بيرني David Burnie الواردة في كتابه الذي يحمل عنوان
الحياة" Life [color:b49b=blue:b49b]الكربون عنصر غير عادي على الإطلاق وبدون وجود الكربون وخواصه غير العادية، كان من المستبعد أن توجد حياة على الأرض''
(3)ثلاثة جزيئات متشابهةالنتيجة: ثلاث مواد شديدة الاختلافيؤدي أي اختلاف في بضع ذرات بين الجزيئات إلى نتائج مختلفة للغاية. تمعن مثلا، في الجزيئين المكتوبين أدناه. يبدو كلاهما مشابها جدا للآخر باستثناء اختلافات صغيرة للغاية في عنصري الكربون والهيدروجين في كل منهما. وتكون النتيجة مادتين متضادتين تماما: C19H28O2 و C18H24O2هل تستطيع أن تخمن ماهية هذين الجزيئين؟ دعنا نخبرك على الفور: الأول هو الإستروجين والآخر هو التستوستيرون. ويعني ذلك أن الأول هو الهرمون المسؤول عن خصائص الأنوثة وأن الثاني هو الهرمون المسؤول عن خصائص الذكورة. والأمر المثير للاهتمام هنا هو أنه حتى وجود اختلاف واحد في بضع ذرات يمكن أن يسبب اختلافات جنسية. والآن إلقِ نظرة على الصيغة الموضحة أدناهC6H12O2
ألا يبدو هذا الجزيء شديد الشبه بجزيئات هرموني الإستروجين والتستوستيرون؟ ولكن، ما هو هذا الجزيء؟ هل هو هرمون آخر؟ دعنا نجيب في الحال: هذا هو جزيء السكر. ومن خلال أمثلة الجزيئات الثلاثة السابقة المكونة من عناصر من ذات النوع، يظهر بوضوح شديد كم هي متنوعة المواد التي يمكن أن تنتج عن الاختلاف في عدد الذرات. فمن ناحية، توجد الهرمونات المسؤولة عن الخصائص الجنسية، ومن ناحية أخرى، يوجد السكر، وهو طعام أساسي. وفيما يتعلق بأهمية الكربون بالنسبة إلى الكائنات الحية، كتب [color=black]الكيميائي البريطاني نيفيل سيدويك Nevil Sidgwick في كتابه العناصر الكيميائية ومركباتهاChemical Elements and Their Compounds ما يلي" يعتبر الكربون عنصراً فريداً من بين العناصر من حيث عدد المركبات التي يمكن أن يكونها وتنوعها· فقد تم فعليا فصل أكثر من ربع مليون مركب ووصفها ، ولكن هذا يعطي فكرة ناقصة جدا عن قواه، لأنه يشكل أساسا لكل أشكال المادة الحية''(4) ويعرف نوع المركبات المكوَّن فقط من الكربون والهيدروجين باسم ''الهيدروكربونات"hydrocarbons" [color:b49b=black:b49b]ويشمل هذاالنوع عائلة ضخمة من المركبات تتضمن الغاز الطبيعي، والنفط السائل، والكيروسين وزيوت التشحيم ويشكل اثنان من مركبات الهيدروكربونات هما الإيثيلين والبروبلين أساس الصناعة البتروكيمياوية وتعتبر بعض الهيدروكربونات مثل البنزين
الماس حجر ثمين للغاية، وهو أحد مشتقات الكربون الذي يوجد عادة في الطبيعة في غير ذلك من الأحوال في شكل جرافيت.
موضوع: معجزة الجزيء+هارون يحيى 
الجمعة أغسطس 17, 2007 6:26 am
