مقياس باولنج في الكيمياء: فهم الكهروسالبية ودورها في التفاعلات الكيميائية

مقياس باولنج Pauling Scale هو أحد أهم المفاهيم في علم الكيمياء الذي ساعد العلماء على فهم الخواص الكيميائية للعناصر بشكل أفضل.

اعداد المهندس أمجد قاسم

هذا المقياس الذي وضعه العالم الأمريكي لينوس باولنج (Linus Pauling) يُستخدم لتحديد الكهروسالبية (Electronegativity) للعناصر، وهو مفهوم يعبر عن قدرة الذرة على جذب الإلكترونات المشتركة في رابطة كيميائية.

حيث تعد الكهروسالبية عاملًا رئيسيًا في تفسير طبيعة الروابط الكيميائية مثل الرابطة التساهمية (Covalent Bond) والرابطة الأيونية. (Ionic Bond)

وبالتالي فإن فهم مقياس باولنج يعزز إدراكنا لآليات التفاعلات الكيميائية المختلفة.

ما هو مقياس باولنج؟

قدم لينوس باولنج مقياسه في عام 1932 كوسيلة لتصنيف الكهروسالبية للعناصر على مقياس عددي. يُعبّر هذا المقياس عن الكهروسالبية بقيم تتراوح بين 0.7 للهيدروجين (Hydrogen) كأدنى قيمة، و4.0 للفلور (Fluorine) كأعلى قيمة.

تحدد القيم في مقياس باولنج بناءً على الطاقة الناتجة عن تكوين الروابط الكيميائية.

على سبيل المثال، كلما كانت الذرة أكثر كهروسالبية، زادت قدرتها على جذب الإلكترونات نحو نفسها.

أهمية الكهروسالبية في الكيمياء

تلعب الكهروسالبية دورًا مهمًا في العديد من الظواهر الكيميائية:

1. تحديد طبيعة الروابط الكيميائية
   • عندما تكون الكهروسالبية بين الذرات متقاربة، فإن الرابطة تكون تساهمية.
   • إذا كانت الفجوة كبيرة، فإن الرابطة تتحول إلى أيونية، حيث تتخلى الذرة ذات الكهروسالبية المنخفضة عن إلكترونها لصالح الذرة ذات الكهروسالبية العالية.
2. فهم قطبية الجزيئات (Polarity)
   تعتمد قطبية الجزيئات على فرق الكهروسالبية بين الذرات. فعندما يكون الفرق صغيرًا، تكون الرابطة غير قطبية، وعندما يكون كبيرًا، تظهر الرابطة كقطبية.
3. التنبؤ بالتفاعلات الكيميائية
   يمكن للكهروسالبية أن تساعد في توقع سلوك العناصر في التفاعلات الكيميائية، مثل ميلها لتكوين روابط معينة أو ميلها للتأكسد (Oxidation) أو الاختزال (Reduction).

أهم العناصر وفق مقياس باولنج

• الفلور (Fluorine): يُعتبر الفلور أكثر العناصر كهروسالبية بقيمة 4.0، مما يجعله عنصراً نشطاً كيميائياً للغاية.
• الأكسجين (Oxygen): يأتي الأكسجين في المرتبة الثانية بقيمة كهروسالبية تبلغ 3.5، مما يفسر أهميته في تكوين روابط الهيدروجين (Hydrogen Bonds).
• الهيليوم (Helium): على الرغم من استقراره الكيميائي، إلا أن الهيليوم يُظهر كهروسالبية منخفضة للغاية.

تطبيقات مقياس باولنج في الحياة اليومية

1. تصميم الأدوية
   يساعد مقياس باولنج في تصميم الأدوية من خلال فهم تفاعلات المركبات العضوية وغير العضوية.
2. الكيمياء البيئية
   يسهم في تفسير سلوك الملوثات الكيميائية في البيئة.
3. تطوير مواد جديدة
   يستخدم العلماء هذا المقياس لتصميم مواد متقدمة ذات خصائص محددة، مثل الموصلات الكهربائية أو المواد المقاومة للحرارة.

تحديات مقياس باولنج

على الرغم من الفوائد الكبيرة لهذا المقياس، فإنه ليس خالياً من التحديات.

لذلك فالقيم المستخدمة في المقياس تقريبية وتعتمد على الظروف الكيميائية المختلفة. لذا، ظهرت مقاييس أخرى للكهروسالبية مثل مقياس مولنكن (Mulliken Scale).

في الختام، يمثل مقياس باولنج أداة أساسية في علم الكيمياء لفهم الكهروسالبية وتفسير الظواهر الكيميائية المتعددة.

فبفضل هذا المقياس، تمكّن العلماء من تطوير العديد من التطبيقات الكيميائية التي تساهم في تحسين حياتنا اليومية.

ومن المهم أن يستمر البحث في هذا المجال لتطوير أدوات جديدة تعزز من قدرتنا على دراسة الخصائص الكيميائية للعناصر.

أهم 30 عنصرًا في الجدول الدوري وقيم الكهرسلبية وفق مقياس باولنج:

الرقم الذري	العنصر	رمز العنصر	الكهرسلبية (مقياس باولنج)
1	الهيدروجين	H	2.20
2	الهيليوم	He	–
3	الليثيوم	Li	0.98
4	البيريليوم	Be	1.57
5	البورون	B	2.04
6	الكربون	C	2.55
7	النيتروجين	N	3.04
8	الأكسجين	O	3.44
9	الفلور	F	3.98
10	النيون	Ne	–
11	الصوديوم	Na	0.93
12	المغنيسيوم	Mg	1.31
13	الألمنيوم	Al	1.61
14	السيليكون	Si	1.90
15	الفوسفور	P	2.19
16	الكبريت	S	2.58
17	الكلور	Cl	3.16
18	الأرجون	Ar	–
19	البوتاسيوم	K	0.82
20	الكالسيوم	Ca	1.00
21	السكانديوم	Sc	1.36
22	التيتانيوم	Ti	1.54
23	الفاناديوم	V	1.63
24	الكروم	Cr	1.66
25	المنغنيز	Mn	1.55
26	الحديد	Fe	1.83
27	الكوبالت	Co	1.88
28	النيكل	Ni	1.91
29	النحاس	Cu	1.90
30	الزنك	Zn	1.65

 

ملاحظات:

1. العناصر الخاملة (مثل الهيليوم والنيون والأرجون) لا تملك قيم كهرسلبية لأنها لا تشارك في الروابط الكيميائية.
2. القيم تقريبية وتعتمد على مصادر معروفة.
3. الكهرسلبية تُظهر ميل الذرة لجذب الإلكترونات عند تكوين الروابط، وتزيد عمومًا من اليسار إلى اليمين في الدورة، ومن الأسفل إلى الأعلى في المجموعة.

المراجع

1. Pauling, L. (1932). The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press.
2. Huheey, J. E., Keiter, E. A., & Keiter, R. L. (1997). Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity. HarperCollins.
3. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2012). Inorganic Chemistry. Pearson Education Limited.
4. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Physical Chemistry. Oxford University Press.