الرابطة التساهمية التناسقية

في كيمياء التناسق ، تُعرف الرابطة التساهمية التناسقية ^{[ 1 ]} ، أو الرابطة التناسقية ^{[ 2 ]} ، أو الرابطة ثنائية القطب ^{[ 1 ]} ، أو الرابطة التناسقية ^{[ 3 ]،} بأنها نوع من الروابط التساهمية ثنائية المركز وثنائية الإلكترون، حيث ينشأ الإلكترونان من الذرة نفسها . ويشمل ارتباط أيونات المعادن بالليجاندات هذا النوع من التفاعل. ^{[ 4 ]} ويُعد هذا النوع من التفاعل أساسيًا في نظرية لويس للأحماض والقواعد .

توجد الروابط التناسقية بشكل شائع في المركبات التناسقية . ^{[ 5 ]}

الرابطة التساهمية التناسقية شائعة في جميع المركبات. ^{[ 6 ]} في جميع معقدات الماء المعدنية [M(H₂O ₎ ₙ _] ₘ⁺ ^{، تُوصف} الرابطة بين الماء وأيون المعدن الموجب بأنها رابطة تساهمية تناسقية. وتُوصَف تفاعلات المعدن مع الليجاند في معظم المركبات العضوية المعدنية ومعظم المركبات التناسقية بشكل مماثل.

يُستخدم مصطلح الرابطة ثنائية القطب في الكيمياء العضوية للمركبات مثل أكاسيد الأمين التي يمكن وصف بنيتها الإلكترونية من حيث الأمين الأساسي الذي يمنح إلكترونين لذرة الأكسجين.

R₃ N→ O

يشير السهم → إلى أن كلا الإلكترونين في الرابطة ينشآن من مجموعة الأمين . في الرابطة التساهمية القياسية، تساهم كل ذرة بإلكترون واحد. لذلك، يمكن وصف ذلك أيضًا بأن الأمين يتخلى عن إلكترون واحد لذرة الأكسجين، والذي يُستخدم بدوره، مع الإلكترون غير المزدوج المتبقي على ذرة النيتروجين، لتكوين رابطة تساهمية قياسية. تُنشئ عملية نقل الإلكترون من النيتروجين إلى الأكسجين شحنات رسمية ، لذا يمكن أيضًا تصوير التركيب الإلكتروني على النحو التالي:

R₃ ن ⁺O ⁻

يحتوي هذا التركيب الإلكتروني على ثنائي قطب كهربائي ، ومن هنا جاءت تسمية الرابطة القطبية. في الواقع، تحمل الذرات شحنات جزئية ؛ وعادةً ما تحمل الذرة الأكثر كهرسلبية من بين الذرتين المشاركتين في الرابطة شحنة سالبة جزئية. ويُعدّ أول أكسيد الكربون استثناءً لهذه القاعدة، ففي هذه الحالة، تحمل ذرة الكربون الشحنة السالبة الجزئية على الرغم من أنها أقل كهرسلبية من الأكسجين.

يُعدّ التفاعل بين جزيء الأمونيا ، وهو قاعدة لويس تحتوي على زوج إلكتروني حر على ذرة النيتروجين، وثلاثي فلوريد البورون ، وهو حمض لويس نظرًا لأن ذرة البورون لا تملك غلافًا إلكترونيًا كاملًا (ثمانية إلكترونات)، مثالًا على الرابطة التساهمية التناسقية. عند تكوين هذا المركب، تصل ذرة البورون إلى توزيع إلكتروني ثماني.

يمكن وصف البنية الإلكترونية للمركب التناسقي من خلال مجموعة الروابط التي يمنح كل منها زوجًا من الإلكترونات إلى مركز معدني. على سبيل المثال، في كلوريد سداسي أمين الكوبالت (III) ، يمنح كل رابط أمونيا زوج الإلكترونات الحر الخاص به إلى أيون الكوبالت (III). في هذه الحالة، تُوصف الروابط المتكونة بأنها روابط تناسقية. في طريقة تصنيف الروابط التساهمية (CBC)، تُصنف الروابط التي تُشكل روابط تساهمية تناسقية مع ذرة مركزية على أنها من النوع L، بينما تُصنف تلك التي تُشكل روابط تساهمية عادية على أنها من النوع X.

في جميع الحالات، تكون الرابطة، سواء كانت رابطة تناسقية أو رابطة مشاركة إلكترونية "عادية"، رابطة تساهمية. في الاستخدام الشائع، تُستخدم البادئات "ثنائي القطب" أو "تناسقي" أو "تنسيقي" للإشارة فقط إلى مصدر الإلكترونات المستخدمة في تكوين الرابطة. على سبيل المثال، يُحضّر المركب F₃B ← O(C₂H₅ ₎ ₂ ("إيثرات ثلاثي فلوريد البورون (ثنائي إيثيل)") من BF₃ _{و O} ( _C₂H₅ ) _₂ ، على عكس _{الأنواع} الجذرية [ _• BF₃ _] ⁻ و _{[ •} O ⁽ C₂H₅ ₎ ₂ _] ⁺ ^. تُعدّ الرابطة التناسقية أيضًا وسيلةً ملائمةً من حيث الترميز، إذ يتم تجنب الشحنات الرسمية: يمكننا كتابة D⁺ [ ]A ⇌ D → A بدلاً من D⁺ - ^{A⁻ (} حيث يُمثل : و [] الزوج الإلكتروني الحر والمدار الفارغ على مانح الزوج الإلكتروني D ومستقبله A، على التوالي). يُستخدم هذا الترميز أحيانًا حتى عندما يكون تفاعل حمض-قاعدة لويس افتراضيًا فقط (على سبيل المثال، نادرًا ما يتم تكوين السلفوكسيد R₂S → O عن طريق تفاعل الكبريتيد R₂S _{مع الأكسجين} الذري O). لذا، لا يُقدم معظم الكيميائيين أي ادعاءات بشأن خصائص الرابطة عند اختيار أحد الترميزين على الآخر (الشحنات الرسمية مقابل رابطة السهم).

مع ذلك، من الصحيح عمومًا أن الروابط المصورة بهذه الطريقة هي روابط تساهمية قطبية، وأحيانًا شديدة القطبية، ويزعم بعض الباحثين وجود اختلافات حقيقية في خصائص الرابطة التناسقية والرابطة التي تشارك فيها الإلكترونات، ويشيرون إلى أن تمثيل الرابطة التناسقية أنسب في حالات معينة. في عام ١٩٨٩، وصف هالاند الروابط التناسقية بأنها روابط (١) ضعيفة وطويلة؛ (٢) يحدث فيها انتقال شحنة ضئيل أثناء تكوين الرابطة؛ (٣) يكون نمط تفككها المفضل في الحالة الغازية (أو في مذيب خامل ذي قيمة ε منخفضة) غير متجانس وليس متجانسًا. ^{[ 7 ]} يُعدّ ناتج إضافة الأمونيا-بوران (H3N _→ BH3 ₎ مثالًا كلاسيكيًا: الرابطة ضعيفة، بطاقة تفكك تبلغ 31 كيلو كالوري (130 كيلو جول) مول⁻¹ ⁽ مقارنةً بـ 90 كيلو كالوري (380 كيلو جول) مول⁻¹ ^{للإيثان} )، وطويلة، عند 166 بيكومتر (مقارنةً بـ 153 بيكومتر للإيثان)، ويمتلك الجزيء عزم ثنائي قطب مقداره 5.2 ديباي، مما يعني انتقال 0.2 إلكترون فقط من ^{النيتروجين} إلى البورون. يُقدّر أن التفكك غير المتجانس لـ H3N _→ BH3 _يتطلب 27 كيلو كالوري (110 كيلو جول) مول⁻¹ ^، مما يؤكد أن التفكك غير المتجانس إلى أمونيا وبوران أكثر تفضيلًا من التفكك المتجانس إلى كاتيون جذري وأنيون جذري. مع ذلك، وبغض النظر عن الأمثلة الواضحة، ثمة جدل كبير حول متى يُعتبر مركب معين مؤهلاً، وبالتالي، حول مدى شيوع الرابطة التناسقية (وفقًا للتعريف المفضل لدى المؤلف). وقد اقترح الكيميائيون الحسابيون معايير كمية للتمييز بين "نوعي" الرابطة. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}      

تتضمن بعض الأمثلة غير البديهية التي يُزعم فيها أهمية الرابطة التناسقية: أكسيد الكربون الفرعي (O≡C → C₀ ^← C≡O)، ورباعي أمينو ألينات (الموصوفة باستخدام مصطلحات الرابطة التناسقية باسم " كاربوديكاربينات "؛ (R₂N ₎ ₂C _→ C₀ ^← C(NR₂ ₎ ₂ _{) ،} وكاربوديفوسفوران راميريز (Ph₃P _→ C₀ ^← PPh₃ ₎ ، وكاتيون ثنائي (ثلاثي فينيل فوسفين) إيمينيوم (Ph₃P _→ N⁺ ^← PPh₃ ₎ ، وجميعها تُظهر هندسة توازن منحنية بشكل ملحوظ، وإن كانت ذات حاجز منخفض للانحناء. إن تطبيقًا بسيطًا للقواعد المعتادة لرسم تراكيب لويس، من خلال تعظيم الروابط (باستخدام روابط مشاركة الإلكترونات) وتقليل الشحنات الرسمية، من شأنه أن يتنبأ بتراكيب هيتروكومولين ، وبالتالي هندسة خطية، لكل من هذه المركبات. لذا، يُزعم أن هذه الجزيئات تُنمذج بشكل أفضل على أنها معقدات تنسيقية من : C : (كربون(0) أو كاربون ) أو : N : ⁺ (كاتيون أحادي النيتروجين) مع CO أو PPh3 _أو N- كاربينات حلقية غير متجانسة كروابط، حيث تُفسر الأزواج الإلكترونية الحرة على الذرة المركزية الشكل الهندسي المنحني. ومع ذلك، فإن جدوى هذا الرأي محل خلاف. ^{[ 9 ] [ 10 ]}