موسوعة الكيمياء : الروابط الكيميائية

الروابط الكيميائية

الرابطة الكيميائية هي ظاهرة تواجد الذرات متماسكة معا في الجزيء أو البلورة. وجميع الروابط الكيميائية ترجع لتفاعل الإلكترونات الموجودة في الذرة. وهذه الإلكترونات جزء من المدار الذري للذرة . ولكن في الرابطة تقوم الإلكترونات بتكوين مدار جزيئي بين ذرتين أو أكثر ويتماسك الجزيئ . تفاعلات الإلكترونات تنشأ من القوة الكهرومغناطيسية حيث تتآثر الإلكترونات (سالبة الشحنة) مع نواة الذرة (موجبة الشحنة) وكذلك تتآثر فيما بينها ، فتنشأ الروابط بين الذرات ، وبعض الخصائص الأخرى مثل المغناطيسية . وتكوّن الذرات رابطة في حالة أن تكون طاقتها بعد الارتباط أقل من طاقتها قبل الارتباط . تتحرك الإلكترونات في الذرة والجزيئات في مستويات للطاقة.

أنواع الروابط الكيميائية

وهناك 4 أنواع مختلفة من الترابط الكيميائي تستخدم لتصنيف أنواع التفاعلات الذرية. وهذه التصنيفات يتم تعريفها بواسطة التوزيع الإلكتروني ومستويات الطاقة.

ويقال للإلكترونات الموجودة في المدار الجزيئي لرابطة أنها "متمركز" على ذرة/ذرات معينة, أو "غير متمركزة" بين ذرتين أو أكثر. ونوع الرابطة بين ذرتين يعرف بتمركز الكثافة الإلكترونية أو عدم تمركزها بين ذرات المادة.

وعديد من المركبات ترتبط عن طريق الرابطة التساهمية. ويمكن توقع بناء هذه الجزيئات باستخدام نظرية تكافؤ الرابطة, ونسبة الذرات المتضمنة يمكن تفهمها أبضا عن طريق بعض المفاهيم مثل رقم التأكسد. والمركبات الأخرى التي يكون بنائها أيوني (رابطة أيونية) يمكن تفهم تركيبها عن طريق نظريات الفيزياء التقليدية. وعموما, فإن المركبات الأكثر تعقيدا مثل المعقدات الفلزية تحتاج كيمياء الكم لتفهمها.

وفى حالة الرابطة الأيونية تكون معظم الإلكترونات متمركزة حول ذرات معينة, ولا تنتقل الإلكترونات بين الذرات كثيرا. وعن طريق تعيين شحنة كل ذرة يمكن تعريف التوزيع المدارات الجزيئية لها. وتتميز القوة بين الذرات (أو الأيونات) بكمية موحدة الخواص من الجهد الكهربي الساكن.

وبالعكس, ففى الترابط التساهمي, تكون الكثافة الإلكترونية بين الروابط غير راجعة لذرات معينة, ولكن تكون في حالة عدم تمركز في الماردرات الجزيئية بين الذرات. كما تساعد نظرية الاندماج الخطي للمدارارت الجزيئية المشهورة, على وصف بناء المدارات الجزيئية والطاقات باستخدام المدارات الذرية للذرات الآتية منها. وبعكس الرابطة الأيونية النقية, فإن الرابطة التساهمية يمكن ان يكون له تباين خواص مباشر.

يمكن للذرّات أيضاً أن تكوّن روابط وسيطة بين الرابطة التساهمية والأيونية. وهذا لأن هذه التعريفات مبنية على درجة عدم تمركز الإلكترونات. فيمكن للإلكترونات أن تكون غير متمركزة جزئياً بين الذرات, ولكن تقضي وقتاً أطول حول ذرة معين أكثر من ذرة أخرى. وهذا النوع من الترابط غالبا ما يسمى تساهمي قطبي

جميع هذه الروابط تكوّن قوى "بين" الجزيئات وتقوم بإمساك الذرات معا في الجزيء. يوجد قوى بيج جزيئية والتي تسبب تجاذب أو تنافر الجزيئات. تتضمن هذه القوى التجاذب الأيوني, الرابطة الهيدروجينية, وتجاذب ثنائي قطبي-ثنائي قطبي, وتجاذب ثنائي قطبي محثوث.

يعتبر كتاب لينوس باولينج "طبيعة الرابطة الكيميائية" أفضل كتاب على الإطلاق تحدّث عن موضوع الروابط الكيميائية

رابطة تساهمية

الرابطة التساهمية بين الهيدروجين والكربون في جزيء الميثان. أحد طرق تمثيل الرابطة التساهمية في جزيء عن طريق النقط وعلامات إكس

الرابطة التساهمية (بالإنجليزية: Covalent bond) هي أحد أشكال الترابط الكيميائي وتتميز بمساهمة زوج أو أكثر من الإلكترونات بين الذرات, مما ينتج عنه تجاذب جانبي يعمل على تماسك الجزيء الناتج. تميل الذرات للمساهمة أو المشاركة بإلكتروناتها بالطريقة التي تجعل غلافها الإلكتروني ممتليء. وهذه الرابطة دائما أقوى من القوى بين الجزيئية, الرابطة الهيدروجينية, كما أنها تماثل الرابطة الأيونية في القوة وأحيانا تكون أقوى منها.

تحدث الرابطة التساهمية غالبا بين الذرات التي لها سالبية كهربية متماثلة (عالية), حيث أنه تلزم طاقة كبيرة لتحريك إلكترون من الذرة. الرابطة التساهمية غالبا ما تحدث بين اللا فلزات, حيث تكون الرابطة الأيونية أكثر شيوعا بين الذرات الفلزية والذرات اللا فلزية.

تميل الرابطة التساهمية لأن تكون أقوى من أنواع الروابط الأخرى, مثل الرابطة الأيونية. وبعكس الرابطة الأيونية, حيث ترتبط الأيونات بقوى كهرساكنة غير موجهة, فإن الرابطة التساهمية تكون عالية التوجيه. وكنتيجة, الجزيئات المرتبطة تساهميا تميل لأن تتكون في أشكال مميز

تاريخ الرابطة التساهمية

فكرة الترابط التساهمي يمكن أن ترجع إلى جيلبرت إن لويس, والذي قام في عام 1916 بوصف مساهمة أزواج الإلكترونات بين الذرات. وقد قام باقتراح ما يسمى ببناء لويس أو الشكل الإلكتروني النقطي والذي يكون فيه إلكترونات التكافؤ (الموجودة في غلاف التكافؤ) ممثلة بنقط حول الرمز الذري. وتكون ازواج الإلكترونات الموجودة بين الذرات ممثلة للروابط التساهمية. كما أن الأزواج العديدة تمثل روابط عديدة, مثل الرابطة الثنائية أو الثلاثية. وبعض الأشكال الإلكترونية النقطية ممثلة في الشكل المجاور. وطريقة أخرى لمتثيل الرابطة هي تمثيلها كخط, موضحة بالأزرق.

بينما أن قكرة تمثيل أزواج الإلكترونات تعطى طريقة مؤثرة لتصور الرابطة التساهمية, فإن دراسات ميكانيكا الكم تحتاج لفهم طبيعة تلك الرابطة وتوقع تركيب وخواص الجزيئات البسيطة. وقد قام كل من والتر هتلر وفريتز لندن بعمل أول توضيح ناجح من وجهة نظر ميكانيكا الكم للترابط الكيميائي, وخاصة للهيدروجين الجزيئي، في عام 1927. وقد كان عملهم مبنيا على أساس تصور رابطة التكافؤ, والذي إفترض أن الرابطة الكيميائية تتكون عندما يكون هناك تداخل جيد بين المدارات الذرية للذرات المساهمة. وهذه المدارات الذرية تعرف بأن بينها وبين بعضها زاوية محددة, وعلى هذا فإن تصور رابطة التكافؤ يمكن أن تتوقع زوايا الروابط بنجاح في الجزيئات البسيطة. عادة ما تكون هذه الرابطة بين الافليزات فقط

ترتيب الرابطة

ترتيب الرابطة هو مصطلح علمي لوصف عدد أزواج الإلكترونات المتشاركة بين الذرات المكونة للرابطة التساهمية. وأكثر أنواع الرابطة التساهمية شيوعا هو الرابطة الأحادية, والتي فيها يتم المشاركة بزوج واحد فقط من الإلكترونات. كل الروابط التي بها أكثر من زوج من الإلكترونات تسمي روابط تساهمية متعددة. المشاركة بزوجين من الإلكترونات تسمى رابطة ثنائية, والمشاركة بثلاثة أزواج تسمى رابطة ثلاثية. ومثال للرابطة الثنائية في حمض النيتروس (بين N و O), ومثال للرابطة الثلاثية سيانيد الهيدروجين (بين C و H).

الرابطة الأحادية يكون نوعها رابطة سيجما, والرابطة الثنائية تكون واحدة سيجما وواحدةباي, والرابطة الثلاثية تكون واحدة سيجما وإثنين باي.

الروابط الرباعية, رغم ندرتها, فإنها موجودة. فكل من الكربون والسيليكون يمكن أن يكونا مثل هذه الرابطة نظريا. ولكن الجزيء الناتج يكون غير مستقر تماما. وتلاحظ الروابط الرباعية الثابتة في الروابط فلزات انتقالية-فلزات انتقالية, وغالبا ما تكون بين ذرتين من الفلزات الانتقالية في المركبات العضوفلزية (organometallic).

الروابط السداسية تم ملاحظتها أيضا في الفلزات الانتقالية في الحالة الغازية ولكنها نادرة أكثر من الرباعية.

كما أنه توجد حالة خاصة من الرابطة التساهمية تسمي رابطة تساهمية تناسقية.

صلابة الرابطة

بصفة عامة, يمكن للذرات المرتبطة برابطة أحادية تساهمية ان يحدث لهما دوران بسهولة نسبيا. ولكن, في الربطة الثنائية والثلاثية يكون الأمر بالغ الصعوبة حيث أنه لابد من حدوث تداخل بين مدارات باي، وهذه المدارات تكون في حالة توازي.

الرنين

يمكن لبعض أنواع الروابط أن يكون لها أكثر من شكل نقطي (مثلا الأوزون O3). ففى الشكل النقطي. تكون الذرة المركزية لها رابطة أحادية مع أحد الذرات الأخرى ورابطة ثنائية مع الأخرى. ولا يمكن للشكل النقطي إخبارنا أي من الذرات لها رابطة ثنائية, فكل من الذرتين لهما نفس الفرصة لحدوث الرابطة الثنائية. وهذان التركيبان المحتملان يسميا البناء الرنيني. وفى الحقيقة, فإن تركيب الأوزون رنيني مهجن بين تركيبيه الرنينين. وبدلا من وجود رابطة ثنائية, وأخرى أحادية, فإنه في الواقع يكون 1.5 رابطة تقريبا 3 إلكترونات في كل منهما في كل الأوقات.

وتوجد حالة خاصة من الرنين تحدث في الحلقات الأروماتية للذرات (مثلا البنزين). وتتكون الحلقات الأروماتية من ذرات مرتبة في شكل دائري (متماسك عن طريق الرابطة التساهمية) تتبادل الرابطة الأحادية والثنائية فيما بينها طبقا للشكل النقطي. وفى الواقع, تميل الإلكترونات لأن تتوزع بشكل متساوي في الحلقة. الإلكترونات التي تشارك في الشكل الحلقي غالبا ما تمثل بدائرة داخل الحلقة

الرابطة الأيونية

الرابطة الأيونية (بالإنكليزية: Ionic bond) هي الرابطة التي تنشأ بين ذرتين تختلفان في المقدرة على كسب أو فقد الإلكترونات وتكون بين أيوني هاتين الذرتين الموجب والآخر السالب الشحنة فتنشأ قوة جذب كهربائي بينهما، وتختلف نسبة الأيونات المفقودة والمكتسبة فمثلا تحتاج ذرة الأكسجين لأيونين من البوتاسيوم لأن المدار الأخير يحتاج لإلكترونين ليصل لحالة الاستقرار أي ثمانية إلكترونات.

k²O ← O²+K

وتحدث الرابطة الأيونية عادةً بين الفلزات (ذات طاقة التأين المنخفضة والتي تميل لفقدان الإلكترونات) واللافلزات (ذات الألفة الإلكترونية المرتفعة والتي تميل لاكتساب الالكترونات).

مثال:- يرتبط أيون الصوديوم + Na بأيون الكلور - Cl في مركب كلوريد الصوديوم برابطة أيونية.

Na + Cl → Na+ + Cl− → NaCl

فعنصر الصوديوم يفقد الكترون واحد من مستوى تكافؤه ليصبح أيون موجب أحادي ذو توزيع الإلكتروني مشابه للتوزيع الإلكتروني للغاز الخامل الذي قبله وهو النيون.

Na / 1S² 2S² 2P6 3S¹ ـ Na+ / 1S² 2S² 2P6

وعنصر الكلور يكتسب الكترون واحد في مستوى تكافؤه ليصبح أيون سالب ذو تركيب إلكتروني مشابه لتركيب الغاز الخامل الذي بعده وهو الارجون.

Cl / 1S² 2S² 2P6 3S² 3P5 ـ Cl- / 1S² 2S² 2P6 3S² 3P6

والحقيقة أن هذا الكلام غير دقيق فلا يوجد جزيئات مستقلة في المركبات الأيونية بل توجد على شكل تجمع أيوني يعرف بالأشكال بلورية بحيث يكون كل أيون ذو شحنة معينة محاطاً بعدد من الأيونات ذو الشحنة المخالفة.

وللرابطة الأيونية طاقة تعرف باسم (طاقة الرابطة الأيونية) وهي طاقة وضع ناتجة (سالبة) تعتمد قيمتها على كمية الشحنة المتوفرة بالأيونين وعلى نصف قطر (الحجم الذري) كلِ منهما.

طاقة الرابطة الأيونية = - ي² / ر

حيث : كمية الشحنة. ر : مجموع نصفي قطر الأيونين

ويتضح من العلاقة السابقة أنه كلما زادت كمية الشحنة كلما نقصت طاقة الرابطة الأيونية (زيادة قيمة البسط تزيد من قيمة الكسر وبأن الكسر سالب الشحنة فإن الناتج يقل) ويصبح المركب الأيوني أكثر استقراراً.

أما بالنسبة لنصف القطر فيلاحظ من العلاقة أنه كلما كبر نصف القطر الذري لأحد الأيونين أو كليهما زادت طاقة الرابطة الأيونية (زيادة قيمة المقام تقلل من قيمة الكسر وبما أن الكسر سالب فالقيمة تزداد) ويصبح المركب أقل استقراراً.

وللتغلب على طاقة الرابطة الأيونية وكسرها (فصل الأيونين المكونين للرابطة) فإننا نحتاج إلى طاقة (موجبة) تعرف هذه الطاقة باسم طاقة الترتيب البلوري.

وتعرف طاقة الترتيب البلوري بأنها الطاقة التي نحتاجها لنحول مركباً بلورياً (أيونياً) في الحالة الصلبة إلى أيونات منفصلة في الحالة الغازية) إذاً فطاقة الترتيب البلوري طاقة مساوية لطاقة الرابطة الأيونية (كحد أدنى) مع اختلاف الإشارة.

طاقة الترتيب البلوري = ي² / ر

وعلى هذا فإن ارتفاع قيمة طاقة الترتيب البلوري لمركب ما يعني أن هذا المركب أكثر استقراراً وتزداد طاقة الترتيب البلوري بزيادة قيمة كمية الشحنة أو نقصان نصف القطر الذري (لأحد الأيونين أو كليهما) كما يتضح من العلاقة السابقة.

خصائص المركبات الأيونية

كما ذكرنا في السابق بأن المركبات الأيونية توجد على شكل تجمعات أيونية في أشكال معينة يطلق عليها (الأشكال البلورية) ونجد في هذه الأشكال ترتيب بلوري منظم للأيونات بحيث أن كل أيون ذو شحنة معينة يكون منجذباً إلى مجموعة من الأيونات ذو الشحنة المخالفة، بمعنى أن الأيون الواحد يكون مرتبطاً بعدة روابط أيونية في نفس الوقت وهذا ما يفسر وجود المركبات الأيونية عادةً في الحالة الصلبة (كثافة عالية) كما يفسر هذا الوضع أيضاً درجات الانصهار والغليان المرتفعة لهذه المركبات.

ومن أهم صفات المركبات الأيونية عدم قدرتها على التوصيل الكهربي في الحالة الصلبة نظراً لارتباط الأيونات وعدم قدرتها على الحركة بينما تصبح موصلة للكهرباء عند صهرها أو إذابتها في الماء (الأيونات حرة الحركة في المصهور وفي المحلول المائي).

و من أهم خصائصها :

1- تذوب بالماء ولا تذوب بالبنزين مثال (الملح)لأن الماء مذيب قطبي يستطيع فصل الأيونات عن بعضها. 2- لها درجة انصهار عالية بسبب قوة التجاذب الكهروستاتيكي بين الأيونات الموجبة والسالبة. 3- حالتها صلبة عند الظروف العادية، بسبب قوة التجاذب الكهروستاتيكي بين الأيونات الموجبة والسالبة. 4- المركبات الأيونية الصلبة لاتوصل الكهرباء ولكن محاليلها بالماء توصل الكهرباء لان عندما يكون صلب تكون الأيونات مرتبطة مع بعضها أما عندما يكون محلول تكون الأيونات حرة الحركة فتوصل التيار الكهرو مغناطيصي

الرابطة الفلزية




الرابطة المعدنية توجد في المعادن مثل الزنك.


الرابطة الفلزية هي رابطة كيميائية تحصل بين عنصرين من الفلزات، وهي قوى التجاذب الكهربائي الناتجة بين الايونات الموجبة وهذة الاكترونات السالبة بالرابطة الفلزية وهي التي تربط البلورة الفلزية (المعدنية) بالكامل.
عندما ترتبط الفلزات مع بعضها البعض فانها لا تكتسب التركيب الاكتروني للغازات النبيلة، فمن السهل أن تفقد ذرات الفلزات مثل الصوديوم والبوتاسيوم الكترونات تكافؤها لتصبح ايونات موجبة لأن سالبيتها الكهربائية منخفضة.
قوة الرابطة تتأثر قوة الرابطة الفلزية بعدة عوامل هي:

• كثافة الشحنة تساوي شحنة الايون/حجم الايون، حيث أن شحنة الايون هي الشحنة التي يكتسبها الفلز بعد أن يخسر كل الالكترونات الموجده في المدار الأخير. (+1،+2،+3)
• حجم الايون: يتناسب حجم الايون تناسب طردي مع عدد المدارات.
• كلما كانت كثافة الشحنة على الايون أعلى كلما زادت قوة الرابط الفلزي ونتيجة لذلك درجة الانصهار تكون أعلى.

الخصائص التي تمنحها الرابطة للفلز ترجع الكثير من خصائص الفلزات الطبيعية إلى طبيعة هذه الرابطة، فالتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري للفلزات سببه هو حركة الالكترونات الحرة بين الذرات. حركة الالكترونات الحرة داخل المعدن تنتظم عند تمرير التيار الكهربائي من خلاله، وتتقدم الالكترونات من القطب السالب إلى الموجب

الرابطة الهيدروجينية

الترابط الهيدروجيني هو ترابط يحدث بين الجزيئات التي تحتوي على رابطة تساهيمة قطبية يشترط فيها تواجد احدى الذرات ذات الكهروسالبية العالية مثل فلور، اوكسجين أو نيتروجين مرتبط إلى الهيدروجين، ونظرا لصغر حجم ذرة الهيدروجين فان المزدوج الإلكتروني سوف ينجذب مع بروتون ذرة الهيدروجين الموجب مكون هذا النوع من الترابط. يرمز عادة الي الترابط الهيدروجيني بالرابطة الهيدروجينية نتيجة لقوة هذا الترابط حيث انه يحتاج 5-30 كجول / مول.

أنواع الروابط الهيدروجينة

1-روابط هيدروجينة داخلية :- وهي تحدث بين جزيئات لديها ذرة هيدوجين مرتبط إلى احدي الذرات التالية (N، F، O) برابطة تساهمية قطبية ومثال عليها الكحولات والامينات الأولية والثانوية والاميدات والأولية والثانوية والاحماض الكربوكسلية والماء وتسمي هذه الجزيئات عادة بمانح ومستقبل للرابط الهيدروجينية.

2-روابط هيدروجينية خارجية: وهي تحدث في المركبات التي لديها ذرة (N، F، O) ولكن غير متصلة برابطة تساهمية قطبية مع الهيدروجين وبالتالي فانها تكون روابط هيدروجينة ولكن ليس مع نفسها وانما مع المذيب المستخدم إذا كان يوافق الشروط لحدوث الترابط الهيدروجيني ومثال علي هذه النوع الايثرات والامينات الثالثية والكيتونات والالدهيدات والاسترات والاميدات الثالثية.

وقد ثبت علميا ان الشكل الحقيقي للماء هو عبارة عن هرم رباعي السطوح حيث تشترك كل 3 جزيئات ماء (جزيئان مانح وجزئي مسقبل) لتكوين هذا الشكل. يعتبر الترابط الهيدروجني في حامض الهيدروفلوريك اقوي هذه الروابط والقيم التالية تمثل بعض الطاقة لهذا الترابط :

F—H...:F (155 kJ/mol or 40 kcal/mol)

O—H...:N (29 kJ/mol or 6.9 kcal/mol)

O—H...:O (21 kJ/mol or 5.0 kcal/mol)

N—H...:N (13 kJ/mol or 3.1 kcal/mol)

N—H...:O (8 kJ/mol or 1.9 kcal/mol)

HO—H...:OH+3 (18 kJ/mol or 4.3 kcal/mol)

طاقة الترابط

طاقة الارتباط (بالإنجليزية: Binding energy) في علم الفيزياء هي طاقة قوية تربط الجسيمات النووية في النواة بعضها ببعض وهي ذات مدى قصير حيث لا يبدأ الجسيمين بالتجاذب بين بعضهما إلا بعد أن يكونا على بعد 4×10−15 متراً (4×10−5 أنجستروم) تقريباً، وتلك الطاقة تزداد باقتراب الجسيمين من بعضهما البعض. الطاقة الكلية للنواة المترابطة تكون دوماً أقل من مجموع الطاقات لكل جسيم نووي على حدة وهذا الفرق في الطاقة يعرف بانه طاقة الارتباط، لذا يمكن تعريف طاقة الارتباط بشكل أخر ألا وهي الطاقة اللازمة لفصل الجسيمات النووية في النواة عن بعضها.وطاقة ارتباط الإلكترون في الذرة هي الطاقة اللازمة لنزع الإلكترون من مداره.وتقاس طاقة ارتباط الإلكترون بوحدة إلكترون فولت.فطاقة الارتباط لإلكترون في المدار 1s تتناسب مع (Z-1)٢ حسب قانون موزلي. حيث Z هي الرقم الذري. وتبلغ طاقة ارتباط الإلكترون في ذرة الهيدروجين 7و13 كيلو إلكترون فولت.

طاقة الارتباط النووية

في الفيزياء النووية تعرف قوة الارتباط بأنها الطاقة التي تتحرر عندما يأتي نوكليون إلى النواة ويلتحم فيها. وتكون تلك الطاقة طبقا لتكافؤ الكتلة والطاقة : مصحوبة بنقص في الكتلة الكلية ، يسمى نقص الكتلة.

يتسبب جزء من قوى التآثر القوي في ربط مكونات نواة الذرة من بروتونات ونيوترونات (نوكليونات) مع بعضها البعض . وتعمل ضدها قوة التنافر التي تسببها الشحنات الموجبة للبروتونات طبقا لقانون كولوم فتضعف قوي التجاذب قليلا.

تبين بالبحث العلمي أن البروتون و النيوترون كل منهما مركب من ثلاثة كواركات مختلفة ، وهي جسيمات أولية تفترضها النظرية ، وتربطها قوى التآثر القوي وهي أقوى قوة رابطة نعرفها من ضمن أربعة قوى أساسية تتحكم في الطبيعة ، وهي تآثر ضعيف و تآثر كهرومغناطيسي و الجاذبية بالإضافة إلى التآثر القوي.

يبين الشكل تغير متوسط قوة الارتباط لكل نيوكليون في النواة بتغير الكتلة الذرية للعناصر . نجد من بينها أن طاقة الربط عالية ل الهيليوم-4 وهو أشد الأنوية الذرية تماسكا ، وتعرف أيضا بأنها جسيمات ألفا التي تتكون من بروتونين ونيوترونين . بعده تقل قوة الارتباط بنشأة الليثيوم-6 نسبيا ، ثم تزيد حتى تصل إلى قمة ثانية (بروز) يمثل شدة تماسك نواة الكربون-12 ، وتهبط قليلا بزيادة العدد الذري حتى تصل إلى نهاية عطمى ثالثة ل الأكسجين-16 ، بعدها تتغير طاقة الارتباط لكل نوكليون في النواة الذرية تغيرا طفيفا حتى نصل إلى أثقل العناصر اليورانيوم.

وتصل أكبر طاقة ارتباط لكل نوكليون في نواة الحديد Fe وتبدأ في الانخفاض قليلا ومستمرا بزيادة العدد الذري للعنصر : فكلما زاد عدد البروتونات تزداد تبعا قوي التنافر المتسببة عن الشحنات الموجبة للبروتونات. لذلك يمكن استغلال طاقة الارتباط في إنتاج الطاقة من العناصر الخفيفة بواسطة الاندماج النووي حيث يندمج الهيدروجين مكونا الهيليوم-4 ، ومن العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والثوريوم بواسطة الانشطار النووي حيث تنقسم نواة اليورانيوم-235 إلى نواتين صغيرتين ، قد تبلغ الكتلة الذرية لكل منهما نحو 117 وحدة كتل ذرية ويصدر فرق قوة الارتباط في صورة طاقة نووية ، نستغلها في توليد الكهرباء أو في صناعة القنابل النووية الشديدة الانفجار .

و البروزات الموجودة على المنحني فهي ترجع إلى ما يسمى الاعداد السحرية ، وهي أنوية ذرات شديدة التماسك يصعب فصل محتوياتها ويحدث ذلك طبيعيا عند أعدادا معينة سواء للبروتونات أو النيوترونات ، لا يعرف تفسير لها حتى الآن ولذلك تسمى الأعداد السحرية.

وتعرّف قوة الارتباط B باستخدام الكتلة الذرية نظرا لسهولة تعيينها عمليا ، عن تعيين كتلة النواة الذرية :

B(Z،A)=(Z.M(H)+(A-Z).M(n)-M،Z).C

حيث:

(M(H كتلة ذرة الهيدروجين ,

(M(n كتلة النيوترون,

(M(A,Z كتلة الذرة ذات Z من الإلكترونات ونواة تحوي عدد A من النوكليونات.

(A الكتلة الذرية وZ العدد الذري).

ويرجع وصف قوة الارتباط في نواة الذرة إلى نموذج القطرة طبقا ل معادلة بيته-فايتزيكر

طاقة تفكك رابطة

في الكيمياء, تفكك الرابطة هو العملية التي يحدث فيها تكسر لرابطة معينة بطريقة متماثلة. كما أن تفكك الرابطة عملية ماصة للحرارة, وتسمى الطاقة اللازمة لحدوثها طاقة تفكك الرابطة. وفى حالة تكون روابط كيميائية جديدة بإنثالبى أقل, فإن ذلك يؤدى إلى لحدوث فقد في الطاقة, وعلى هذا فإن العملية ككل تكون طاردة للحرارة.

ويمكن تعريف طاقة تفكك الرابطة بطريقة أكثر دقة على أنها إنثالبي التفاعل القياسي لتفكك رابطة في درجة حرارة صفر K (الصفر المطلق). كما يسمى إنثالبي التفاعل القياسي أيضا إنثالبي تفكك الرابطة (أو إنثالبي الرابطة).

طاقة تفكك الرابطة الغير متماثلة متضمنة في تكسر الرابطة الغير متماثلة, عن كونها متماثلة.

وغالبا ما تختلف طاقة تفكك الرابطة عن طاقة الرابطة, والتي يتم حسابها عن طريق جمع كل طاقات تفكك الراوبط الموجودة في الجزيء.

فمثلا, الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين في جزيء الماء H-O-H لها طاقة تفكك رابطة مقدارها 493.4 kJ mol−1 لكسر الرابطة O-H الأولى ، يتطلب 424.4 kJ mol−1 لكسر الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين المتبقة O-H. وتكون طاقة الرابطة بين الهيدروجين والأكسجين في جزيء الماء تساوي 458.9 kJ mol−1 وهو متوسط القيمتين السايقتين