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

ماجستير 10

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم الكيمياء     المرحلة 7
أستاذ المادة محمد حامد سعيد الدهيمي       08/02/2020 17:15:43
الكيمياء اللاعضوية
ماجستير / الفصل الدراسي الاول
المحاضرة العاشرة 2019/ 2020 د. محمد حامد سعيد
جزيئة الليثيوم Lithium Molecule Li2
تتكون جزيئة الليثيوم من اتحاد ذرتي ليثيوم تمتلك كل ذرة الكترون واحد في غلاف التكافؤ في اوربيتال من نوع s هو (2s) ويشغل الكتروني تكافؤ الليثيوم الاوربيتال الجزيئي ?_s^b معطيا حالة الاستقرار او السكون للجزيئة والتي يعبر عنها بالترتيب الالكتروني (?_1s^b )^2 (?_1s^* )^2 (?_2s^b )^2 حيث لا ينتج عن الالكترونات التي تشغل الاوربيتالات الجزيئية ?_1s^b و ?_1s^* اي ترابط . في حين ان وجود الالكترونين في الاوربيتال الجزيئي ?_2s^b تسبب وجود اصرة واحدة في جزيئة الليثيوم من نوع سيكما (?) وبذلك فان هذه الجزيئة تمتلك صفات دايامغناطيسية ويمكن كتابة التركيب الالكتروني لجزيئة الليثيوم Li2 بالشكل التالي
(?_1s^b )^2 (?_1s^* )^2 (?_2s^b )^2

اذا قارنا الاصرة في جزيئة الليثيوم بالاصرة في جزيئية الهيدروجين التي طولها (0.74) انكستروم فان طول اصرة جزيئة الليثيوم يساوي (2.67) انكستروم ويعود الفرق في الطول لا صرة الليثيوم الى سببين : الاول , هو كبر نصف القطر الحقيقي للاوربيتال 2S في الليثيوم .اما الثاني , فيعزى الى التنافر المتبادل لزوج الالكترونات في الاوربيتال 1S حيث لاتوجد مثل هذه الازواج الالكترونية في جزيئية الهيدروجين , كما انه من المتوقع ان تكون طاقة الاصرة في جزيئية الليثيوم (26.3 كيلو سعرة مول-1) اقل من طاقة الاصرة في جزيئية الهيدروجين (103.2 كيلو سعرة مول-1) ويعود ذلك الى ان الكتروني ?_S^b في المعدل اكثر قربا من نواتي جزيئية الليثيوم المحجوبتين مما هو علية مع نواتي جزيئية الهيدروجين . بالإضافة الى ان الطاقة الكامنة للجزيئة بسبب قلة قوى الجذب بين الالكترون والنواة .
جزيئة البريليوم Beryllium Molecule
توجد في ذرتي البريليوم ثمانية الكترونات تدخل اربعة منها اوربيتالات ?_1s^b و ?_1s^* الجزيئية اما الالكترونات الاربعة الاخرى فتشغل الاوربيتالات ?_2s^b و ?_2s^* وبذلك يكون الترتيب الالكتروني لجزيئية البريليوم كما يلي (?_1s^b )^2 (?_1s^* )^2 ?(?_2s^b )^2 (?_2s^* )?^2 وتكون رتبة الاصرة صفرا كما في جزيئة الهيليوم وهو ما يتفق وعدم تكوين جزيئة البريليوم Be2 حسب مبادئ الترابط هذه

جزيئة البورون Boron Molecule
تمتلك ذرة البورون التركيب الالكتروني 1s2 2s2 2p1 وبذلك يكون لجزيئة البورون عشرة الكترونات تحدد الاوربيتالات الجزيئية , يمكن كتابة التركيب الالكتروني لجزيئة B2 في حالة الاستقرار او السكون كما يلي :
(?_1s^b )^2 (?_1s^* )^2 ?(?_2s^b )^2 (?_2s^* )?^2 (?_(2Py,z)^b )^2

حيث ينتج عن هذا الترتيب اصرة واحدة
نلاحظ من الترتيب الالكتروني للحالة المستقرة للجزيئة ان مستوى الطاقة للاوربيتال ?_2px^b يكون اعلى من مستوى طاقة كل من الاوربيتالات ?_(?2p?_y)^b و ?_(?2p?_z)^b لقد اسندت نتائج التجارب العملية الترتيب الالكتروني المقترح لجزيئة البورون حيث اظهرت هذه النتائج بان لجزيئة البورون الكترونان منفردان يشغلان اوربيتالين من صنف ? حسب قاعدة هوند . وبذلك يكون لجزيئة البورون صفات بارامغناطيسية كما هو متوقع من مخطط مستويات الطاقة المقترح ( المخطط السابق) كما ان قوة الاصرة ( طاقة الاصرة ) بين ذرتي البورون (B-B) مساوية الى (65 كيلو سعرة مول-1) اكثر بكثير من طاقة الاصرة بين ذرتي الليثيوم في جزيئية الليثيوم وهذا يتفق مع حقيقة كون حجم ذرة البورون صغير وكذلك فان الكتروناتها التكافؤية اكثر ارتباطا وتقيدا مما علية الكترونات 2S في Li .كذلك نجد عند مقارنة اطوال الاواصر B-B مع Li-Li ان طول اصرة البورون يساوي (1.59 A0 ) وهي اقصر من الاصرة في الليثيوم (2.67 A0 ), ويعود السبب في ذلك الى نقص نصف القطر الحقيقي المصاحب لزيادة z* الشحنة المؤثرة للنواة .
جزيئة الكربون Carbon Molecule
يحتوي الكربون على أربعة إلكترونات في غلافة الخارجي اثنان في 2S واثنان في 2P فيصبح لدينا في الغلاف الخارجي لذرتي كاربون ثمان الكترونات والتي يمكن استيعابها في اول اربع اوربيتالات جزيئية وطئهما اوبيتالات 2S والتي تنقسم الى نوعين من الاوربيتالات الجزيئية ( الاوربيتالات التاصرية ) و ( الاوربيتالات المصضادة للتاصر ) وبالتالي فان االالكترونات الاربعة الاولى لا تساهم في نتيجة التاصر تدخل اللالكترونات الاربعة الاخرى في اوربيتالات 2P التاصرية وبذلك لايوجد لدينا الكترونات اضافية لكي تدخل في الاوربيتالات المضادة للتاصر من نوع 2P لذا نتوقع ان يكون جزيئة ثنائية الكاربون مستقرة لكن شديدة التفاعل فهي موجودة فقط في الطور الغازي








وعلية سوف تكون رتبة الاصره في الكاربون الثنائي ( جزيئة الكاربون ) تساوي اثنان .اي ان الترتيب الالكتروني لجزيئة الكاربون هو
(?_1s^b)2 (?_1s^*)2 (?_2s^b)2(?_1s^*)2 (?_(2py,z)^b)4
اثبتت القياسات العملية صحة هذا الترتيب الالكتروني وهو الاكثر استقرارا على الرغم من وجود ترتيب الكتروني اخر لجزيئة الكاربون يكون اقل استقرارا هو
(?_1s^b)2 (?_1s^*)2 (?_2s^b)2(?_1s^*)2(?_2px^b)2(?_(2py,z)^b)2
علما ان الاختلاف في الطاقة بين الترتيبين المذكورين طفيف جدا وعندما تمتص جزيئة الكاربون طاقة فيحدث تحول الكتروني من اوربيتال (?_(2py,z)^b) الى اوربيتال (?_2px^b) وهذا ما يؤكد التشابه بين جزيئة الكاربون وجزيئة البورون في مخطط مستويات الطاقة .
جزيئة النتروجين Nitrogen Molecule
تحتوي جزيئة النتروجين على 14 الكترون تشغل اربع منها الاوربيتالات الجزيئية ?_1s^b و ?_1s^* وهي تلغي بعضها بعض اما الالكترونات الاربعة التالية فانها تشغل اوربيتالات جزيئية ?_2s^b و ?_2s^* وهي ايضا لا تشترك في تكوين الاواصر في حين ان الالكترونات الستة الباقية تحتل الاوربيتالات من نوع ?_2p^b و ?_(y,z)^b كما في الشكل ادناه حيث تتكون ثلاث اواصر واحدة من نوع سيكما واثنان من نوع باي وهو الحد الاعلى للأواصر التي تستطيع ان تكونها جزيئات ثنائية الذرة لعناصر الدورة الثانية وهذا الترتيب يتفق مع الخواص المغناطيسية للجزيئة اي ان الترتيب الالكتروني هو
(?_1s^b)2 (?_1s^*)2 (?_2s^b)2(?_1s^*)2 (?_(2py,z)^b)4(?_2px^b)2


كذلك يمكن كتابة الترتيب الالكتروني كما يلي
(?_1s^b)2 (?_1s^*)2 (?_2s^b)2(?_1s^*)2(?_2px^b)2 (?_(2py,z)^b)4
علما ان هذا الترتيب يقابل ترتيب لويس لجزيئة النتروجين والمتمثل (_.^.)N?N_.^. حيث تحتوي جزيئة النتروجين على ثلاث اواصر وزوجين غير تاصرية لما كانت طاقة الاصرة في جزيئة النتروجين اعلى منها في اي جزيئة اخرى لذلك فانة من المتوقع ان تمتلك هذه الجزيئة ثباتا غير اعتيادي يتمثل في الطاقة العالية للاصرة (225Kcal./mol) علما ان الاصرة قصيرة جدا وطولها يساوي (1.1 A0) اما الانتقال الالكتروني (?_(y,z)^b??_px^b) الذي لوحظ في جزيئة الكاربون فانه لا يلاحظ في جزيئة النتروجين وذلك للتشبع التام للاوربيتال ?_px^b.
جزيئة الاوكسجين Oxygen Molecule
الترتيب الالكتروني لذرة الاوكسجين هو 1s22s22p4 اي ان هناك ست الكترونات في غلاف التكافؤ لذا ففي جزيئة الاوكسجين نحن بحاجة الى استيعاب 12 الكترون في الاوربيتالات الجزيئية لذا نتوقع ان يكون هناك الكترونين في اوربيتالات مضادة للتاصر من نوع باي بشكل منفرد لان ذلك يؤدي الى تنافر اقل بين هذين الالكترونين كما في المخطط التالي


ليس من المستغرب بان تكون طاقة الاصرة في جزيئة الاوكسجين( 498KJ/mol) اقل من طاقة الاصرة (945KJ/mol) في جزيئة النتروجين وذلك لوجود الكترونين منفردين لدى الاوكسجين في اوربيتال المضاد للتاصر من نوع باي وهذا يجعل جزيئة الاوكسجين تمتلك خواص بارامغناطيسية .
ان وجود هذين الالكترونين المنفردين في اوربيتال مضاد للتاصر يجعلنا نعتقد انه من الممكن جعل هذه الجزيئة اكثر استقرارا عن طريق ازالة احد هذين الالكترونين وبتالي زيادة نسبة الالكترونات الترابطية على حساب الالكترونات المضادة للتاصر في الجزيئة , ان هذا التوقع مطابق للواقع فان لأيون الاوكسجين الاحادي الموجب (O2+) طاقة ارتباط اعلى من طاقة جزيئة الاوكسجين وبذلك يكون هذا الايون اكثر ثباتا , وهذا يعني ايضا ان اضافة الكترون اخر الى جزيئة الاوكسجين المتعادلة سوف يزيد من نسبة الالكترونات المضادة للترابط على حساب الالكترونات الترابطية بحيث يكون ايون الاوكسجين الاحادي السالب (O2_) اقل استقرار من جزيئة الاوكسجين اي اضعاف للأصرة بين ذرتي الاوكسجين وهذا يفسر الفعالية العالية لهذا الايون وعدم وجودة الا في الطور الغازي .
كما نلاحظ من المخطط ان جزيئة الاوكسجين تحتوي على مزدوجين الكترونيين في الاوربيتالات المضادة للتاصر ( مزدوجات غير تاصرية ) وهي المسؤولة عن اعطاء جزيئة الاوكسجين خواص فريدة تتميز بها.



جزيئة احادي اوكسيد الكاربون Carbon monoxide molecule



جزيئة هيدريد الليثيوم Lithium Hydride Molecular


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 .