ما هي المركبات العضوية؟
المركبات العضوية هي مجموعة واسعة من المركبات الكيميائية التي تشترك في وجود الكربون كعنصر أساسي في تركيبها الجزيئي. تتميز هذه المركبات بخصائص فريدة تميزها عن المركبات غير العضوية، بما في ذلك طبيعة الروابط التي تربط ذراتها. غالباً ما تكون الروابط في المركبات العضوية تساهمية، مما يؤدي إلى انخفاض في توصيلها للتيار الكهربائي وقدرتها على الذوبان في الماء.
تتأثر تفاعلات المركبات العضوية بشكل كبير بالتغيرات في درجة الحرارة أو وجود عوامل مساعدة. تذوب هذه المركبات بشكل جيد في المذيبات العضوية مثل الكحول والبنزين والإيثر. على الرغم من تشابه بعض المركبات العضوية في صيغها الجزيئية، إلا أنها قد تختلف اختلافاً كبيراً في بنيتها وترتيب ذراتها.
أهمية نقطة الغليان
تُعد نقطة الغليان إحدى الخصائص الفيزيائية الهامة للمواد الكيميائية، وتمثل درجة الحرارة التي يتساوى عندها الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي المحيط به. في هذه الحالة، يكون السائل والبخار في حالة توازن ديناميكي. تختلف نقطة الغليان من سائل إلى آخر بناءً على الضغط البخاري؛ حيث تكون منخفضة في السوائل المتطايرة ذات الضغط البخاري العالي، ومرتفعة في السوائل الأقل تطايراً ذات الضغط البخاري المنخفض. سنستكشف في هذا المقال العوامل التي تحدد نقطة الغليان في المركبات العضوية.
تقسيم المركبات العضوية
يمكن تصنيف المركبات العضوية بناءً على عدة معايير، منها نوع الروابط بين ذرات الكربون وأنواع العناصر المكونة للمركب.
- التقسيم حسب نوع الروابط:
- مركبات مشبعة: تتميز بوجود روابط تساهمية أحادية فقط بين ذرات الكربون، مثل الألكانات.
- مركبات غير مشبعة: تحتوي على روابط ثنائية أو ثلاثية بالإضافة إلى الروابط الأحادية، مثل الألكينات والألكاينات.
- التقسيم حسب أنواع العناصر:
- الهيدروكربونات: تتكون من عنصري الكربون والهيدروجين فقط، وتشمل الألكانات والألكينات والألكاينات والمركبات الأروماتية.
- مشتقات الهيدروكربونات: تحتوي على الكربون والهيدروجين وعناصر أخرى مثل الأكسجين والنيتروجين والهالوجينات، وتشمل الكحولات والإيثرات والهاليدات والألدهيدات والكيتونات والأحماض العضوية والإسترات والأمينات والأميدات.
العوامل المؤثرة في نقطة الغليان
تُحدد نقطة الغليان للمركبات العضوية باستخدام جهاز التقطير البسيط. تتأثر نقطة الغليان بعدة عوامل، بما في ذلك وجود الروابط الهيدروجينية، ومدى استقطاب الجزيئات، والكتلة الجزيئية للمركب. بشكل عام، تزداد نقطة الغليان بزيادة هذه العوامل.
يمكن ترتيب المركبات العضوية تقريباً حسب نقطة غليانها تصاعدياً كالتالي: الأحماض الكربوكسيلية، ثم الكحولات، ثم الإسترات، ثم الألدهيدات، ثم الكيتونات، ثم الأمينات، ثم الإيثرات، ثم المركبات الهيدروكربونية. الأسباب وراء هذا الترتيب هي:
- الأحماض الكربوكسيلية: تتميز بقطبية عالية جداً بسبب وجود مجموعة الكربوكسيل القطبية، التي تكون رابطتين هيدروجينيتين لكل مجموعة، مما يتطلب طاقة عالية لتكسير الروابط بين الجزيئات.
- الكحولات: مركبات ذات قطبية عالية لاحتوائها على مجموعة الهيدروكسيل ورابطة هيدروجينية واحدة.
- الألدهيدات والكيتونات: مركبات قطبية نتيجة لارتباط ذرة الكربون بذرة الأكسجين ذات السالبية الكهربائية العالية.
- الأمينات: مركبات قطبية تحتوي على ترابط هيدروجيني.
- الإيثرات: قطبيتها ضعيفة مقارنة بالمركبات السابقة.
- المركبات الهيدروكربونية:
- الألكانات: مركبات غير قطبية، تترابط جزيئاتها بقوى لندن الضعيفة، لذا فهي الأقل من حيث درجات الغليان.
- الألكينات غير المتفرعة: تزداد درجة غليانها بزيادة الكتلة الجزيئية.
- الألكاينات غير المتفرعة: درجات غليانها أعلى من الألكانات المتفرعة، لأن زيادة التفرع يقلل مساحة السطح، وبالتالي تقل قوى لندن.