البنى الشبكية التساهمية: الألماس وSiO2 والجزيئات

يمكن لزجاجة من الأكسجين أن تحتوي على غاز، بينما الألماس مادة صلبة شديدة الصلابة. وكلاهما يتضمن روابط تساهمية. فلماذا تختلف خواصهما إلى هذا الحد؟

قبل أن تتابع القراءة، توقّع الإجابة: هل يعني ذلك أن الروابط التساهمية في الأكسجين ضعيفة، بينما الروابط التساهمية في الألماس قوية؟

هذا التوقع مغرٍ، لكنه يغفل الجزء المهم. فالاختلاف لا يرجع ببساطة إلى قوة رابطة تساهمية واحدة. بل يرجع إلى مكان وجود الروابط التساهمية. في المادة الجزيئية، تكوّن الروابط التساهمية القوية جزيئات منفصلة، وتوجد بينها قوى بين جزيئية. أما في الشبكة التساهمية، فتستمر الروابط التساهمية عبر بنية هائلة ممتدة.

هذا الاختلاف البنيوي الواحد يفسر معظم الخواص التي تحتاج إلى التنبؤ بها.

01ابدأ بالسؤال: هل توجد جزيئات منفصلة؟

تخيّل حفلاً مدرسياً رسمياً يسوده بعض الارتباك.

في المادة التساهمية الجزيئية، يصل الأشخاص على هيئة أزواج. ويتمسك كل زوج ببعضه بقوة، ممثلاً الروابط التساهمية القوية داخل الجزيء. أما الأزواج المختلفة فتتفاعل مع بعضها بصورة أضعف بكثير، ممثلةً القوى بين الجزيئية بين الجزيئات.

إذا حصل الجميع على طاقة كافية للتحرك بحرية أكبر، فلست بحاجة إلى فصل كل زوج عن بعضه. بل تحتاج أساساً إلى التغلب على قوى التجاذب الأضعف بين الأزواج المختلفة.

أما الشبكة التساهمية فهي مختلفة. تخيّل أن كل شخص في الغرفة مرتبط بعدة أشخاص آخرين، مكوّنين بنية واحدة ضخمة ومتصلة. لا توجد مجموعات صغيرة منفصلة يمكنها ببساطة الابتعاد عن بعضها. ولكي تفصل البنية، عليك أن تعطل الروابط القوية في أنحاء الشبكة.

للتشبيه حدود. فالروابط الكيميائية ليست روابط ميكانيكية حرفية، والقوى بين الجزيئية تفاعلات كهروستاتيكية حقيقية وليست مجرد إحراج اجتماعي غامض. لكن التمييز الذي يوضحه التشبيه دقيق ومهم:

• تحتوي المواد التساهمية الجزيئية على جزيئات منفصلة
• تحتوي مواد الشبكة التساهمية على شبكة ممتدة من الذرات المرتبطة تساهمياً

وقد ترى أيضاً الشبكة التساهمية موصوفة بأنها بنية تساهمية عملاقة.

02للمواد التساهمية الجزيئية مستويان من التجاذب

تأمل ثاني أكسيد الكربون، \(\ce{CO2}\).

داخل كل جزيء من ثاني أكسيد الكربون، ترتبط ذرات الكربون والأكسجين بروابط تساهمية قوية:

\[
\ce{O=C=O}
\]

لكن جزيء \(\ce{CO2}\) الواحد لا يرتبط تساهمياً بجزيء \(\ce{CO2}\) التالي. وبدلاً من ذلك، توجد قوى بين جزيئية بين الجزيئات.

لذلك توجد لدينا حالتان مختلفتان ينبغي تتبعهما:

هذا التمييز مهم للغاية أثناء تغير الحالة الفيزيائية.

عندما تنصهر مادة جزيئية أو تغلي من دون أن تتحلل، تنفصل جزيئاتها أو تصبح أكثر حرية في الحركة. أما الروابط التساهمية داخل الجزيئات فتبقى سليمة عموماً. الذي يتم التغلب عليه هو قوى التجاذب بين الجزيئية.

ولهذا فإن القول إن «المواد التساهمية لها درجات انصهار منخفضة لأن الروابط التساهمية ضعيفة» قول خاطئ.

فالروابط التساهمية ليست ضعيفة. وفي المادة الجزيئية، لا تحتاج عادةً إلى كسرها لكي تنصهر المادة أو تغلي.

03لا تحتوي الشبكة التساهمية على جزيئات منفصلة يمكن فصلها عن بعضها

والآن تأمل الألماس.

لا يحتوي الألماس على جزيئات صغيرة من \(\ce{C4}\) أو \(\ce{C20}\) أو غيرها من جزيئات الكربون المتراصة معاً. فكل ذرة كربون ترتبط تساهمياً بأربع ذرات كربون أخرى في ترتيب ثلاثي الأبعاد.

وتكون ذرات الكربون المجاورة تلك مرتبطة بذرات كربون أخرى، وهذه مرتبطة بدورها بمزيد من الذرات. ويستمر النمط في أنحاء البلورة كلها.

لذلك لا يوجد حد مفيد يمكن عنده القول إن «جزيء ألماس» ما ينتهي ويبدأ الجزيء التالي.

لماذا الألماس شديد الصلابة

افترض أنك تحاول دفع طبقة من الذرات بحيث تنزلق متجاوزةً طبقة أخرى.

في المادة الصلبة الجزيئية، قد تستطيع الجزيئات التحرك بالنسبة إلى بعضها بعد التغلب على قوى التجاذب بين الجزيئية.

أما الألماس فلا يحتوي على طبقات من جزيئات منفصلة ترتبط ببعضها ارتباطاً ضعيفاً. فذرات الكربون فيه مثبتة داخل شبكة صلبة ثلاثية الأبعاد من الروابط التساهمية القوية.

لذلك فإن تشويه البنية يتطلب مقاومة روابط قوية أو تعطيلها. وهذا يمنح الألماس صلابته العالية جداً.

لا تعني الصلابة الشيء نفسه الذي تعنيه المتانة. فقد تقاوم مادة ما الخدش بدرجة كبيرة، ومع ذلك تنكسر تحت تأثير قوة مناسبة. وفي أسئلة الكيمياء، احرص على تحديد الخاصية التي تناقشها بدقة.

لماذا يتطلب تعطيل بنية الألماس درجات حرارة شديدة الارتفاع

لا توجد قوى تجاذب بين جزيئية ضعيفة تربط جزيئات ألماس منفصلة ببعضها، لأنه لا توجد أصلاً جزيئات ألماس منفصلة.

ويتطلب فصل الذرات عن البنية تعطيل الروابط التساهمية في أنحاء الشبكة. وهذا يحتاج إلى طاقة أكبر بكثير من الطاقة اللازمة للتغلب على القوى بين الجزيئية في مادة جزيئية نموذجية.

ولهذا ترتبط البنى التساهمية العملاقة عموماً بدرجات حرارة مرتفعة جداً عند الانصهار أو التحلل أو التبخر.

لماذا لا يوصل الألماس الكهرباء

لا توصل المادة الكهرباء إلا إذا احتوت على جسيمات مشحونة تستطيع الحركة خلالها.

في الألماس، تكون إلكترونات التكافؤ متمركزة في الروابط التساهمية. فلا توجد أيونات متحركة ولا إلكترونات غير متمركزة حرة الحركة.

لذلك فإن الألماس عازل كهربائي.

لاحظ طريقة الاستدلال. لم نقل: «إنه تساهمي، ولذلك لا يمكنه التوصيل». القاعدة الأفضل هي:

ابحث عن حوامل شحنة متحركة.

هذه القاعدة ستظل مفيدة في مواقف كيميائية أكثر بكثير من قائمة محفوظة تربط بين البنية والخاصية.

04ثاني أكسيد السيليكون شبكة تساهمية أيضاً

يشكل ثاني أكسيد السيليكون، \(\ce{SiO2}\)، فخاً مزعجاً بصورة خاصة للطلاب.

فقد ترى صيغته وتتخيل جزيئاً يشبه ثاني أكسيد الكربون:

\[
\ce{O=Si=O}
\]

بالنسبة إلى ثاني أكسيد السيليكون الصلب المعتاد، مثل الكوارتز، فهذه الصورة خاطئة.

يكون ثاني أكسيد السيليكون شبكة ممتدة ثلاثية الأبعاد. ترتبط كل ذرة سيليكون تساهمياً بأربع ذرات أكسجين. وتعمل كل ذرة أكسجين جسراً بين ذرتي سيليكون.

لذلك لا توجد جزيئات منفصلة من \(\ce{SiO2}\) تجلس بجوار بعضها.

فلماذا تكون الصيغة \(\ce{SiO2}\)؟

تخبرك الصيغة عن النسبة الكلية للذرات، وليس بالضرورة عن محتويات جزيء واحد.

بالنسبة إلى ثاني أكسيد السيليكون:

• ترتبط كل ذرة سيليكون بأربع ذرات أكسجين
• تتشارك ذرتا سيليكون كل ذرة أكسجين

لذلك تسهم ذرات الأكسجين الأربع المجاورة في المتوسط بمقدار

\[
\frac{4}{2}=2
\]

ذرتي أكسجين لكل ذرة سيليكون.

إذن النسبة الكلية هي \(1:2\)، وهو ما يعطي الصيغة \(\ce{SiO2}\).

وهذا تمييز مهم. فالصيغة الكيميائية لا تعني تلقائياً أن المادة تتكون من جزيئات تحتوي كل منها على تلك المجموعة المحددة من الذرات.

05مقارنة بين الألماس وثاني أكسيد السيليكون

الألماس وثاني أكسيد السيليكون كلاهما شبكتان تساهميتان ثلاثيتا الأبعاد، لكن شبكتيهما ليستا متطابقتين.

وتنشأ خواصهما من الترابط الممتد، لا من مجرد وصفهما بكلمة «تساهمي».

08كيف تتحكم البنية في الخواص الفيزيائية الرئيسية

بدلاً من حفظ حقائق منفصلة لكل مادة، اسأل ما الذي يجب أن يحدث فعلياً على المستوى الفيزيائي حتى تظهر الخاصية.

الانصهار والغليان

بالنسبة إلى المادة التساهمية الجزيئية، يتطلب تغير الحالة عادةً أن تتحرك الجزيئات بعيداً عن بعضها أو بحرية أكبر.

وهذا يعني التغلب على القوى بين الجزيئية.

أما في الشبكة التساهمية، فلا توجد جزيئات منفصلة يمكن تحريرها. ويتطلب تعطيل البنية كسر الروابط التساهمية القوية أو إعادة ترتيبها في أنحاء الشبكة.

لذلك تحتاج مواد الشبكة التساهمية عموماً إلى طاقة أكبر بكثير لتعطيل بنيتها.

توخَّ الحذر عند استخدام عبارة «درجة غليان مرتفعة». فقد تتحلل بعض المواد التساهمية العملاقة أو تغير بنيتها أو تتسامى تحت ظروف معينة، بدلاً من أن تمر بانتقال واضح ومنتظم من السائل إلى الغاز. والمبدأ المفيد هو أن فصل ذرات الشبكة يتطلب كميات كبيرة جداً من الطاقة.

الصلابة

غالباً ما تكون المواد الصلبة الجزيئية منخفضة الصلابة نسبياً لأن جزيئاتها ترتبط بقوى بين جزيئية، بدلاً من روابط تساهمية تمتد عبر المادة الصلبة بأكملها.

الألماس شديد الصلابة لأن الروابط التساهمية القوية تمتد في ثلاثة أبعاد.

وثاني أكسيد السيليكون صلب أيضاً لأن تشويه بنيته يتطلب اضطراب شبكته الممتدة من روابط Si-O.

هذا اتجاه عام، وليس مبرراً للقول إن كل شبكة تساهمية يجب أن تمتلك خواص ميكانيكية متطابقة. فالترتيب التفصيلي للشبكة مهم أيضاً.

التوصيل الكهربائي

لا تحدد التوصيل اعتماداً على نوع الرابطة وحده.

اسأل:

هل توجد جسيمات مشحونة يمكنها الحركة؟

بالنسبة إلى الألماس وثاني أكسيد السيليكون، الإجابة هي لا. فإلكتروناتهما متمركزة في الروابط، ولا توجد أيونات متحركة.

لذلك فهما يوصلان الكهرباء بصورة ضعيفة جداً.

وهذا يوضح أيضاً لماذا تُعد عبارة «كل الشبكات التساهمية غير موصلة» تعميماً مفرطاً. فبعض الشبكات التساهمية قد تحتوي على إلكترونات غير متمركزة. والجرافيت هو المثال المألوف. فاختلاف ترتيب ذرات الكربون فيه يمنحه خواص كهربائية وميكانيكية مختلفة عن الألماس.

الذوبانية

لكي تذوب مادة، يجب أن يستطيع المذيب فصل جسيماتها وتثبيتها.

يمكن للماء أحياناً فصل الجزيئات عن بعضها، لأن ذلك لا يتطلب سوى استبدال قوى التجاذب بين الجزيئية بقوى تجاذب جديدة بين المذاب والماء.

أما الشبكة التساهمية ثلاثية الأبعاد فمن الأصعب بكثير تفكيكها. فلا يستطيع الماء ببساطة انتزاع جزيئات منفردة، لأنه لا توجد جزيئات منفردة يمكن إزالتها.

لذلك فإن الألماس وثاني أكسيد السيليكون غير قابلين للذوبان في الماء في الظروف العادية.

ولا تحوّل ذلك إلى قاعدة تقول إن «التساهمي يعني غير قابل للذوبان». فكثير من المواد التساهمية الجزيئية تذوب بسهولة في المذيبات المناسبة. وتؤثر قطبية الجزيئات والقوى بين الجزيئية في ذلك.

09المقارنة التي تستحق أن تتذكرها

إذن فإن أسرع قاعدة لاتخاذ القرار في HSC هي:

1. حدّد ما إذا كانت المادة تحتوي على جزيئات منفصلة أم شبكة ممتدة.
2. حدّد قوة التجاذب التي يجب التغلب عليها من أجل الخاصية التي تتم مناقشتها.
3. بالنسبة إلى التوصيل الكهربائي، تحقّق بصورة منفصلة من وجود حوامل شحنة متحركة.
4. استخدم البنية لتبرير الخاصية بدلاً من ذكر الخاصية اعتماداً على الحفظ.

10أكثر المفاهيم الخاطئة إغراءً: «المواد التساهمية لها درجات انصهار منخفضة»

تخلط هذه العبارة بين بنيتين مختلفتين تماماً.

قد يفكر الطالب على النحو الآتي:

«تحتوي المواد التساهمية على روابط تساهمية. وتنصهر المواد الجزيئية بسهولة. إذن لا بد أن الروابط التساهمية سهلة الكسر.»

الخطأ موجود في الخطوة الثانية.

عندما تنصهر مادة جزيئية، فإن روابطها التساهمية لا تنكسر عادةً. وتبقى الجزيئات سليمة بينما يتم التغلب على القوى بين الجزيئية.

أما عندما تتعطل بنية تساهمية عملاقة، فلا بد فعلاً من اضطراب الروابط التساهمية في الشبكة الممتدة.

لذلك تكون المقارنة الأفضل:

• تساهمية جزيئية: روابط قوية داخل الجزيئات، وتجاذبات أضعف بين الجزيئات
• شبكة تساهمية: روابط تساهمية قوية تمتد في أنحاء البنية

وهذا التمييز يفسر كيف يمكن لمادتين أن توصفا كلتاهما بأنهما تساهميتان، ومع ذلك تكون لهما خواص فيزيائية مختلفة تماماً.

11الأسئلة والحلول

السؤال 1

يتكون الكلور الصلب من جزيئات منفصلة من \(\ce{Cl2}\). عندما ينصهر الكلور الصلب، هل تنكسر الروابط التساهمية Cl-Cl؟ فسّر.

الحل 1

لا. تبقى الروابط التساهمية Cl-Cl سليمة أثناء الانصهار.

الكلور الصلب مادة تساهمية جزيئية. يحتوي كل جزيء على رابطة تساهمية قوية من نوع Cl-Cl، بينما تتجاذب جزيئات \(\ce{Cl2}\) المنفصلة مع بعضها من خلال قوى بين جزيئية.

أثناء الانصهار، يتم التغلب على قدر كافٍ من التجاذب بين الجزيئي بحيث تستطيع الجزيئات التحرك متجاوزةً بعضها. أما كسر روابط Cl-Cl فسينتج ذرات كلور، وسيكون تغيراً كيميائياً بدلاً من عملية الانصهار الفيزيائية العادية.

والفخ الشائع هو القول إن «الروابط تنكسر أثناء الانصهار» من دون تحديد قوى التجاذب المقصودة. ففي المادة الجزيئية، يتغلب الانصهار العادي أساساً على القوى بين الجزيئية، لا على الروابط التساهمية داخل كل جزيء.

السؤال 2

تحتوي بنية تساهمية عملاقة افتراضية على الذرات X وY. ترتبط كل ذرة X تساهمياً بثلاث ذرات Y، وتتشارك ذرتا X كل ذرة Y. حدّد أبسط صيغة للبنية.

الحل 2

أبسط صيغة هي \(\ce{X2Y3}\).

افترض وجود \(N\) من ذرات X. لكل ذرة X ثلاثة اتصالات X-Y، مما يعطي

\[
3N
\]

من اتصالات X-Y.

ترتبط كل ذرة Y بذرتي X، ولذلك تمثل كل ذرة Y اتصالين. ومن ثم يكون عدد ذرات Y

\[
\frac{3N}{2}
\]

وتكون النسبة

\[
\text{X:Y}=N:\frac{3N}{2}
\]

وبضرب الطرفين في 2 نحصل على

\[
\text{X:Y}=2:3
\]

لذلك تكون أبسط صيغة هي

\[
\ce{X2Y3}
\]

الفكرة المهمة هي أن الذرات المتجاورة في الشبكة تكون مشتركة. فوجود ثلاث ذرات Y مجاورة لذرة X واحدة لا يعني أن الصيغة يجب أن تكون \(\ce{XY3}\).

السؤال 3

تتم دراسة مادتين صلبتين تساهميتين.

تتكون المادة A من جزيئات منفصلة وتنصهر عند تسخينها بدرجة معتدلة. أما المادة B فهي شبكة ثلاثية الأبعاد ترتبط فيها كل ذرة بالذرات المجاورة بروابط تساهمية.

يقول طالب: «للمادة B درجة انصهار أعلى لأن روابطها التساهمية الفردية لا بد أن تكون أقوى من الروابط التساهمية في A.»

قيّم تفسير الطالب.

الحل 3

قد يكون الاستنتاج المتعلق بسلوك الانصهار معقولاً، لكن تفسير الطالب ليس كذلك. ولا نحتاج إلى افتراض أن الروابط التساهمية الفردية في B أقوى.

في المادة A، تحافظ الروابط التساهمية على ترابط الذرات داخل كل جزيء. ويتطلب الانصهار أساساً التغلب على القوى بين الجزيئية بين الجزيئات المنفصلة.

أما في المادة B، فلا توجد جزيئات منفصلة. وتمتد الروابط التساهمية القوية في أنحاء الشبكة ثلاثية الأبعاد. لذلك يتطلب تدمير البنية الصلبة المنتظمة تعطيل الترابط التساهمي على نطاق واسع.

وبالتالي يمكن تفسير الاختلاف في سلوك الانصهار من خلال تحديد التفاعلات التي يجب التغلب عليها، لا بالادعاء أن كل رابطة تساهمية منفردة في B أقوى من كل رابطة تساهمية في A.

وهذا هو الفخ: مقارنة قوة الروابط قبل تحديد الروابط التي تشارك فعلياً في التغير الفيزيائي.

السؤال 4

مادة صلبة مجهولة صلبة القوام، ولها درجة انصهار مرتفعة جداً، ولا توصل الكهرباء وهي صلبة، ولا تذوب في الماء.

هل يمكنك أن تستنتج من هذه الملاحظات وحدها أنها لا بد أن تكون مادة صلبة ذات شبكة تساهمية؟ فسّر.

الحل 4

لا. تتفق هذه الملاحظات مع وجود شبكة تساهمية، لكنها لا تثبت هذا التركيب بصورة فريدة.

يمكن لشبكة تساهمية ثلاثية الأبعاد مثل الألماس أو ثاني أكسيد السيليكون أن تكون صلبة، وذات درجة انصهار مرتفعة جداً، وغير قابلة للذوبان في الماء، وغير موصلة للكهرباء.

لكن بعض المواد الصلبة الأيونية يمكن أيضاً أن تكون صلبة ومرتفعة الانصهار وغير قابلة للذوبان أو قليلة الذوبان، وغير موصلة للكهرباء في الحالة الصلبة. ففي المادة الصلبة الأيونية، تكون الأيونات مشحونة لكنها مثبتة في مواضعها، ولذلك لا تستطيع حمل التيار ما دامت الشبكة في الحالة الصلبة.

إذن ستكون هناك حاجة إلى أدلة إضافية. فعلى سبيل المثال، يمكن أن يساعد قياس التوصيل بعد الانصهار في التمييز بين البنى، لأن المادة الأيونية المنصهرة تحتوي على أيونات متحركة، بينما لا تتحول شبكة تساهمية نموذجية مثل ثاني أكسيد السيليكون فجأة إلى سائل من الأيونات الحرة الحركة.

الافتراض الخفي هنا هو أن مجموعة واحدة من الخواص العيانية لا بد أن تقابل نوعاً واحداً فقط من الترابط. وفي الواقع، ينبغي استخدام عدة أدلة لتحديد البنية.

السؤال 5

يحتوي شكل مكتشف حديثاً لأحد العناصر على روابط تساهمية قوية تمتد عبر صفائح مسطحة. ولا توجد بين الصفائح المتجاورة سوى قوى تجاذب ضعيفة. كما أن بعض الإلكترونات غير متمركزة ويمكنها الحركة على طول كل صفيحة.

يقول طالب: «إنها بنية تساهمية عملاقة، ولذلك لا بد أن تكون شديدة الصلابة للغاية في كل الاتجاهات وغير قادرة على توصيل الكهرباء.»

تنبأ بما إذا كان يجب أن يكون ادعاءا الطالب صحيحين.

الحل 5

ليس من الضروري أن يكون أي من الادعاءين صحيحاً. فقد تكون المادة سهلة الانزلاق نسبياً بين صفائحها، وقد توصل الكهرباء على امتدادها.

داخل كل صفيحة، تقاوم الروابط التساهمية القوية بقوة فصل الذرات المرتبطة عن بعضها.

لكن بين الصفائح لا توجد سوى قوى تجاذب ضعيفة. ولذلك يمكن لصفيحة أن تنزلق فوق أخرى بسهولة أكبر بكثير من تحرك الذرات داخل الشبكة ثلاثية الأبعاد للألماس. ولا تعني البنية التساهمية العملاقة تلقائياً أن تكون الصلابة متماثلة في جميع الاتجاهات.

توفر الإلكترونات غير المتمركزة حوامل شحنة متحركة. ويمكنها التحرك عبر الصفائح، ولذلك يكون التوصيل الكهربائي ممكناً رغم أن المادة مرتبطة تساهمياً.

الخطأ هو استخدام وصف تساهمية عملاقة كما لو كان يحدد كل خاصية بمفرده. فما زلت بحاجة إلى فحص هندسة الشبكة وسلوك الإلكترونات.

السؤال 6

تُسحق بلورة من الكوارتز مكوّنة من \(\ce{SiO2}\) حتى تصبح مسحوقاً ناعماً للغاية.

يزعم طالب أن عملية السحق لا بد أنها حوّلت الشبكة التساهمية العملاقة إلى جزيئات منفصلة من \(\ce{SiO2}\)، لأن القطع أصبحت الآن أصغر بكثير.

فسّر لماذا هذا الاستنتاج غير صحيح.

الحل 6

ينتج عن سحق الكوارتز قطع أصغر من الشبكة التساهمية، وليس مجموعة من جزيئات \(\ce{SiO2}\) المنفصلة.

يؤدي كسر البلورة إلى تكوين أسطح جديدة، ويؤدي بالضرورة إلى تعطيل بعض روابط Si-O عند مواضع حدوث الكسور. ومع ذلك، تظل ذرات السيليكون والأكسجين داخل كل حبيبة صغيرة متصلة عبر البنية التساهمية الممتدة.

إن جعل البلورة أصغر لا يغير نموذج ترابطها تلقائياً. فحتى الحبيبة المجهرية يمكن أن تحتوي على عدد هائل من الذرات المرتبطة في صورة شبكة.

وتظل الصيغة \(\ce{SiO2}\) تصف النسبة الكلية \(1:2\) بين السيليكون والأكسجين. ولا تصبح فجأة صيغة جزيئية لجسيم منفصل.

يصبح هذا التمييز مفيداً عندما تنتقل إلى الشبكات الأيونية والبنى الفلزية. وبالنسبة إلى أي مادة صلبة، فإن السؤال الأول المفيد ليس ببساطة «ما نوع الرابطة التي تحتوي عليها؟» بل هو: ما الجسيمات أو الوحدات البنيوية الموجودة فعلياً، وما الذي يربطها معاً، وأي من تلك الجسيمات يستطيع الحركة؟