انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة

ماجستير 5

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم الكيمياء     المرحلة 7
أستاذ المادة محمد حامد سعيد الدهيمي       31/01/2020 14:01:58
الكيمياء اللاعضوية
ماجستير / الفصل الدراسي الاول
المحاضرة الخامسة 2019/ 2020 د. محمد حامد سعيد
استخدام فكرة الاوربتالات المهجنة لتفسير شكل جزيئتي الماء والامونيا
في مناقشتنا السابقة لتركيب جزيئتي الماء والامونيا قلنا انه ناتج عن تداخل الاوربتالات الذرية من نوع (p) النصف ممتلئة لذرتي الاوكسجين والنتروجين . بينما تستخدم نظرية اصرة التكافؤ في الجزيئتين اوربتالات مهجنة من نوع sp3 للذرتين المركزيتين الاوكسجين والنتروجين . ففي مجموعة الجزيئات رباعية السطوح تكون الاوربتالات المهجنة بحيث تكون قيمة الزوايا فيما بينها تساوي 109.50 , ولا تختلف زوايا التاصر في جزيئة الماء عن هذا الرقم كثيرا لان قيمتها تساوي 104.50 نفس الشيء بالنسبة للزوايا في جزيئة الامونيا حيث تكون قيمتها 1070 وبذلك تكون قريبة جدا من زوايا شكل رباعي السطوح .
ففي جزيئة الماء مثلا يمكن اعتبار الجزيئة ناتجة من تداخل اوربتال 1s في ذرتي الهيدروجين مع اوربتالات sp3 المهجنة على ذرة الاوكسجين المشغولة بشكل جزئي



نلاحظ ان اثنين فقط من الاوربتالات المهجنة ساهما في تكوين التاصر مع الهيدروجين بينما يحتوي الاوربتالين الاخرين على زوجين وحيدين lone pairs من الالكترونات وفي حالة الامونيا نستعمل ثلاث اوربتالات مهجنة من نوع sp3 على ذرة النتروجين المركزية لتكوين ثلاث اواصر تساهمية مع ثلاث اوربتالات من نوع 1s لثلاث ذرات هيدروجين بينما يحتوي الاوربتال الرابع من نوع sp3 على زوج واحد من الالكترونات المنفردة . يوجد دليل عملي قوي يبين ان الزوج الالكتروني يبرز خارج ذرة النتروجين كما في صورة جزيئة الامونيا السابقة .
كما لاحظنا ان الزوايا الرابطة في كل من جزيئية الماء والامونيا (1070 ,104.50) على التوالي وهي اقل من زوايا رباعي السطوح 109.50 الملاحظة في جزيئة الميثان

ان احد طرق تفسير هذا الفرق في قيمة الزاوية يعزى الى وجود زوج الالكترونات المنفرد الموجود في الاوربتالات المهجنة على الذرة المركزية في كلا الجزيئتين ( الماء والامونيا ) فزوج الالكترونات الموجود ضمن اصرة تساهمية يكون منجذبا الى نواتي الذرتين المرتبكتين بالاصرة ولذلك فمن المتوقع ان يشغل حجما مؤثرا اصغر من الحجم الذي يشغله زوج الالكترونات المنفرد غير المتاصر الذي يتعرض لجذب نواة واحدة فقط .لذلك وبسبب الحاجة الى فراغ اكبر فان زوج الالكترونات المنفرد يميل الى ان يضغط ازواج الالكترونات المشاركة في تكوين الاواصر التساهمية مع بعضها البعض الى زوايا اقل من 109.50 لذلك نتوقع اختصار اكبر للزوايا في حالة الماء منها في حالة الامونيا وذلك لوجود زوجين حرين من الالكترونات في جزيئة الماء وزوج حر واحد في جزيئة الامونيا .

شكل يوضح استخدام الاوربتالات المهجنة sp3 في تكوين (أ) جزيئة الماء (ب) جزيئة الامونيا

مثال اخر جزيئة سداسي فلوريد الكبريت SF6 فكون الكبريت ينتمي الى المجموعة السادسة الرئيسية في الجدول الدوري (VIA) اذا يمتلك ست الكترونات تكافؤ موزعة في الاغلفة الفرعية 3p 3s على الشكل التالي

نلاحظ ان هناك اوربتالين في 3P نصف مملؤة وان الغلاف 3d فارغ تماما لا يحتوي على الكترونات ولكي يتمكن الكبريت من تكوين ست اواصر تساهمية مع الفلور يجب ان يكون لديه ست اوربتالات نصف مملؤة وذلك يتحقق من خلال فكرة التهجين واستخدام اوربتال من نوع s واحد وثلاث اوربتالات من نوع p وسوف نحتاج الى اوربتالين من نوع d حتى نحصل على العدد الكافي من الاوربتلات وعلية يكون التهجين من نوع sp3d2 وبذلك نحتاج الى اعادة ترتيب وتهجين الاوربتالات على ذرة الكبريت المركزية لتصبح كما يلي

اصبح واضح الان ان الاسم الفاتحة تمثل الكترونات الفلور
تشير اوربتالات sp3d2 المهجنة الى اركان ثماني السطوح وهذا يشرح التركيب الهندسي ثماني السطوح لجزيئة SF6 .
مما سبق لاشك اننا لاحظنا ان اتجاهات الاوربتالات المهجن هي نفس اتجاهات الاوربتالات التي تعطي الحد الادنى من التنافر بين ازواج الالكترونات الذي سبق شرحة في نظرية تنافر ازواج الكترونات التكافؤ وانهما يعطيان نتائج متماثلة , مثلا شكل جزيئة الميثان والماء والامونيا المتوقعة حسب نظرية تنافرزوج الكترونات التكافؤ (VSEPR) هي نفسها التي نحصل عليها من استخدام نظرية الاوربتالات المهجنة ( نظرية اصر التكافؤ) فكلا النظريتين تستعمل ترتيب رباعي السطوح لازواج الالكترونات في هذه الجزيئات . ان هذا الارتباط المفيد يعطينا طريقة بسيطة للتنبؤ بانواع الاوربتالات المهجنة التي تستعملها ذرة ما في جزيئة معينة فمثلا في مثالنا اعلاة لجزيئة SF6 اذا استخدمنا رسم ترتيب النقطي سوف نحصل على الشكل التالي للجزيئة

حيث تتوقع نظرية (VSEPR) ان تترتب ازواج الالكترونات الستة حول ذرة الكبريت بشكل ثماني السطوح والان اذا سالنا انفسنا ماهي الاوربتالات المهجنة التي تعطينا الترتيب الهندسي لشكل ثماني السطوح ستكون الاجابة بالطبع هي sp3d2 وهذا بالضبط ما توصلنا الية عند تفسير هذه الجزيئة حسب نظرية اصرة التكافؤ وهكذا فان النظريتين تكمل احداهما الاخرى في شرح الاواصر التساهمية في الجزيئات
مثال مطلوب حلة جزيئة SF4 حسب النظريتين

للمزيد افتح الملف المرفق

المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .