الروابط الاهتزازية: هى رابطة مؤقتة تنشأ بين ذرتين كبيرتين جدًا مثل : البروم وذرة صغيرة جدًا مثل الهيدروجين وتتواجد هذه الروابط لأجزاء قليلة من الثانية ولا يمكن اكتشافها بواسطة الكيمياء التحليلية.
الروابط الاهتزازية الكيميائية المتوقعة مُنذ سنة 1980 تم اثباتها تجريبيًا؛ فى عام 1989، لاحظ الكيميائيون تجربة في المُسارع النووي في “فانكوفر” تبين سرعة التفاعل بين البروم Brو الميونيوم Mu أحد نظائر الهيدروجين لتكوين BrMuBr وجدوا أن سرعة التفاعل تتباطأ عندما ترتفع درجة الحرارة، مما جعلهم في حيرة من أمرهم لانه من المعروف كيميائيًا أن سرعة التفاعل تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة.
«دونالد فليمينغ- Donald Fleming»
هو كيميائي مشارك في التجربة من جامعة كولومبيا البريطانية، يعتقد أن البروم و الميونيوم المختلطين من الممكن أن يشكلا معًا بنية وسطية عبر الرابطة الاهتزازية، وهى رابطة رأى بعض الكيميائيين في وقت سابق من ذلك العقد أن لها إمكانية نظرية، وعلى ما سبق، الميونيوم ذرة خفيفة تتحرك بسرعة بين ذرتين من البروم الثقيل، “مثل كرة طاولة بين كرتي بولينج” كما يقول فليمينغ على حد تعبيره.
قام الباحثون بسلسلة من التجارب النظرية للنظر في رد فعل HBr مع Br لإنشاء BrHBr، ولكن باستخدام النظائر المختلفة للهيدروجين، باستخدام الميونات – الجسيمات الأولية التي تشبه الإلكترون ولكن لديها كتلة اكبر-قام الفريق بإضافة مجموعة من نظائر الهيدروجين ل BrHBr من ذرة muonic helium مينونيوم هيليوم ضخمة نسبيًا (4H)، إلى ذرة ميونيوم خفيفة للغايةMu مع كتلة 40 مرة أصغر من ذرة (4H).
تعيين العوامل المتغيرة الرئيسية في التجربة ألا وهى: طاقة وضع السطح للنظام، طاقة الوضع فى الاتجاهات الثلاثة، طاقة الذبذبات إلى نقطة الصفر أو ZPE.
تشكل الراوبط الاهتزازية انخفاضًا صافيًا فى الطاقة الكامنة للنظام، ومع ذلك في ظروف معينة، إذا كان هناك انخفاض كبير بما فيه الكفاية في ZPE الاهتزازية يُمكن التغلب على ضرورة وجود إنخفاض في الطاقة الكامنة والنظام يمكن أن يستقر من الروابط الاهتزازية.
وتعليقًا على هذا العمل، يقول ديفيد كلاري في جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة: تقدم هذه الدراسة دليلاً نظريًا صارمًا للرابطة الاهتزازية وتشير إلى أن استبدال النظائر يمكن أن يكون لها تأثير كبير على قدرة الجزيئات لتشكل روابط ملزمة.
إن الذرة تتأرجح بسرعة بين ذرتي البروم مما يقلل من الطاقة الإجمالية، و بالتالي تسريع التفاعل مع فليمينغ العامل على الرابطة، يمكنك القول بإختصار أن التأثيرات الذرية مخلوطة بالاهتزازات.
عندما أجريت التجربة، كانت المعدات اللازمة غير متوفرة لتتبع التفاعل عن كثب بطول زمني يصل إلى جزء من الألف من الثانية الميلي ثانية لتحديد ما إذا كان هذا الترابط الاهتزازي موجود فعلاً، على مدى السنوات ال 25 الماضية، تحسنت كثيرًا قدرة الكيميائيين على تعقب التغييرات الطفيفة في مستويات الطاقة خلال تفاعل كيميائي، لذلك أسرع فليمنج وزملاؤه إلى إعادة تفاعلهم مرة أخرى قبل ثلاث سنوات في المُسارع النووي في مختبر رذرفورد أبليتون بإنجلترا.
بناءًا على حسابات كل من التجارب و أعمال المختبر النظري للكيميائيين بجامعة برلين الحرة وجامعة سايتاما في اليابان، توصلوا إلى أن الميونيوم و البروم يشكلان في الواقع نوع جديد من الروابط المؤقتة، إن الاهتزازات الطبيعية خفضت الطاقة الإجمالية للهيكل الوسيط بروم – ميونيوم، و هو ما يفسر لماذا تباطأ التفاعل على الرغم من أن درجة الحرارة في تزايد. نشر الفريق نتائجه في ديسمبر 2014في المجلة العلمية «Angewandte Chemie International Edition»، و هي من منشئآت الجمعية الكيميائية الألمانية «German Chemical Society».
تم التأكد من وجود الروابط الاهتزازية و إن كانت مؤقتة، ينبغي أن تُضاف إلى قائمة الروابط الكيميائية المعروفة، و على الرغم من أن تفاعل البروم – ميونيوم كان نظامًا مثاليًا للتحقق من الروابط الاهتزازية، فإن فلمينج يتوقع حدوث هذه الظاهرة أيضًا في تفاعلات أخرى بين ذرات ثقيلة و أخرى خفيفة.
اعداد: رقية سمير
مراجعة: إسراء عادل
تصميم: وائل ياسر
المصادر:
http://sc.egyres.com/geeNb
http://sc.egyres.com/5IAOx
http://sc.egyres.com/DXAcd
http://sc.egyres.com/RXRhp
http://sc.egyres.com/k9g8g
http://sc.egyres.com/GqPnj
http://sc.egyres.com/0DsDn
http://sc.egyres.com/QcE55
