ارتباط الذرات وتكوين الجزيئات الحياتية 

مما سبق ذكر تنصح ان للخواص الكيميائية للذرة وكيفية نفاعلها وارباطها بالذرات الاخرى تتحدد من خلال عدد الالكترونات في المدار الخارجي للذر ، فالذرات عادة تميل الى الوصول الى حالة الاستقرار ، أي اكمال عدد الكترونات في مدارها الخارجي ويحدث التفاعل الكيميائي نتيجة فقدان او اكتساب الكترون واحد أو أكثر. فثمة طريقة مختلفة يتم فيها ارتباط الذرات وتكوين الجزيئات ، وعليه فقط تعدت انواع الروابط او الاواصر الكيميائية Chemical Bonds ومنها :

 الاصرة الايونية Ionic Bond:

تتكون الايونات Ions عندما تفقد الذرة او تكتسب الكترونا واحد أو أكثر. عندما تفقد الكترونا واحد ، ستعقد شحنة سالبة ، وهكذا ستصبح الذرة موجبة الشحنة على نحو ما يحدث في ذرة الصوديوم Na أو البوتاسيوم +K والعكس صحيح في ذرة الكلور التي تكتسب الكترونا واحدا ، وبذا تكون قد اكتسبت شحنة سالبة ، وفقدت توازنها الكهربائي ، فاصبحت سالبة الشحنة نتيجة حصولها على الالكترون الاضافي من ذرة الصوديوم. وعليه ، فقد يكون سالبا Anion او موجبا Cation ولما كانت الشحنة الكهربائية تنجذب لبعضها البعض ، فان ذرت العناصر المتأينة ذات الشحنات المختلفة تتجاذب وتكون مركبات ايونية Ionic Compounds. فذرات الصوديوم الموجبة للشحنة ، وذرت الكلور السالبة الشحنة المتقاربة فيما بينها تتجاذب نظرا لاختلاف شحناتها الكهربائية ، وتدعى قوة الجذب هذه بالاصرة الايونية Ionic Bond. كما مبين في المعادلة ادناه :

  الاصرة التساهمية Covalent Bond :

ثمة حالات معينة تحتاج فيها الذرات ، لكي تصل الى حالة الاستقراء ، إما الى فقدان او اكتساب عدد من الكترونات كبير نسبيا قد يكون ثلاثة ، او أربعة ، أو أكثر، وهذا ما يحدث فعلا عند ارتباط مثل هذه الذرت مع ذرات اخرى ، فان عددا من الالكترونات في المدارين الخارجيين او الاخيرين للذرتين يشترك هاتين الذرتين ، وتدعى هذه الرابطة بالآصرة التساهمية Covalent Bond وتختلف حالة الآصرة هذه عن الآصرة الأيونية في كون الآصرة التساهمية ارتباطا حقيقيا بين الذرات ذاتها وليس مجرد تجاذب بين شحناتها ، مثل ذرة الكاربون C التي تشترك مع ذرت اخرى كالهيدروجين H بالالكترونات الاربعة الموجودة في المدار الخارجي لها وهذا واضح في حالة تكوين الميثان CH₄ وكما هو واضع في المعادلة ادناه :

وكما هو واضح ، ان ذرة الكاربون C تحتاج الى اربعة الكترونات لكي يتشبع مدارها الخارجي وان ذرة الهيدروجين تحتاج الى الكترون واحد فقط ليتشبع مدارها الخارجي ، وهكذا فان الكاربون يسهم بالكترونات الاررعة الموجودة في المدار الخارجي مع اربعة الكترونات لاربع ذرات من الهيدروجين لتكوين جززية ميثان ، وفي هذه الحالة يحصل كل من ذرة الكاربون وذرت الهيدروجين الاربع على ما تحتاجل من الالكترونات ، وتتكون اربعة روابط مشتركة أو تساهمية بالكترونات.

في ذرة الاوكسجين O ، توجد ستة الكترونات في المدار الخارجي ، لذا فهو يحتاج الى الكترونين اخرين ليتشبع ، ويمكن ان يشترك مع ذرات اخرى تستطيع اف تسهم في هذين الالكترونين، ما يحدث عتد كويف جزيئة الماء اذ شهم ذرتا الهيدروجين كل لالالكتوونات وهكذا يتشبع المدار الخارجي للاوكسجين لحصوله على الالكترونين الناقصين ويتشبع المدار الخارجي لكل من ذرتي الهيدروجين لحصول كا منها على الكترون من ذر الاوكسجين.

الاصرة الهيدروجينيةHydrogen Bond :

تحدث بين ذرات جزئ ضخم كالماء مثلا ، وتمتاز بكونها ضعيفة على العكس من الروابط المذكور سابقا. فعند اتحاد ذرة الهيدروجين مع ذر اخرى لها ميل شديد على جذب الالكترونات كذرة الاوكسجين مثلا ، مما يجعل ذرة الهيدروجين نفسها الموجبة الى ذر اخرى لها شحنة سالبة كذرة الاوكسجين لجزيء آخر كما يحدث في جزيئات الماء مثلا. وعليه ، يعمل الانجذاب الى جذب جزيئات الماء المتجاورة لدرجة انها تكاد تفقد هويتها. وهكذا ، فاذا ما تشاركت جزيئتان متقاربتان في ذر هيدروجين تسمى هذه المشاركة الاصرة الهيدروجينية Hydrogen Bond.

من الجدير بالذكر ، ان تكون الاواصر الكيميائية او تفككها ناتج عن انتقال الالكترونات من ذرة الى اخرى ، او من جزيء الى آخر ، وان هذه العملية تقترن في الطاقة Energy التي قد تحرر ، او تخزن في الجزيئات المتكونة ، وقد تنتقل من مركب الى آخر في اثناء تفكك هذه الاواصر الكيميائية. لذا ، فان هذه التغيرات مهمة جدا في التفاعلات الكيميائية والكيميائية الحياتية مثل التنفس والاكسدة والاختزال وغيرها.

من الواضع ان ارتباط الذرات يؤدي الى تكوين الجزيئات Molecules ، وقد تشترك اعداد ضخمة في ذلك ، وقد تختلف الاواصر التي تربط بعضها بالبعض الآخر. للجزيئات الضخمة الكبيرة في تكوين التراكيب البايولوحية ، وفي الفعاليات الحياتية او الحيوية. ومن أهم العناصر الاساسية التي تشترك في جزيئات كهذه ، والتي تتدخل في التركيب الحية التي تكون اجسام الكائنات الحية Living Organism هي : الكاريون C ، والاوكسجين O ، والنيتروجين N ، والهيدروجين H ، والفسفور P ، والكبريت S ، وغيرها ( الصوديوم ، والبوتاسيوم ، والكلور ، والحديد ، ... الخ).

تحتوي الخلايا الحية 70% ماء ، اما المواد الاخرى فأهمها هي المركبات الكاربوتية مع كميات قليلة من المعادن. لذرات الكاربون خواص فريدة فهي قد ترتبط بعضها مع بعض على شكل حلقة او سلسلة طويلة لها فروع متعددة. وهذه القابلية على تكوين سلسلة يمكن اطالتها هي التي جعلت وجود جزيئات ضخمة امرر ممكنا. ويمكن لهذه السلسلة ان ترتبط بأنواع وتسب مختلفة لمن ذرت العناصر الاخرى لتكون ما يسمى المركبات العضوية .Organic Compounds