التهجين Hybridization
- يحدث التهجين عند دمج شيئين معاً ، حيث يكون للشئ الهجين خواص كلا الشيئين معاً. فالسيارات الهجينة مثلاً تستخدم الكهرباء والجازولين مصادر للطاقة.
- خلال الترابط الكيميائي يخضع العديد من المستويات الذرية لعملية التهجين.
جزئ الميثان CH4
- ذرة الكربون تحتوي على (4) إلكترونات تكافؤ، وتوزيعها الإلكتروني هو He]2s22p2].
- وربما تتوقع أن يرتبط الإلكترونان المنفردان من (p) بذرات أخرى ، وأن تبقى إلكترونات (2s) أزواجاً غير مرتبطة. ولكن يحصل لذرات الكربون عملية التهجين، حيث تختلط المستويات الفرعية لتكون مستويات مهجنة جديدة متماثلة.
- يبين الشكل التالي المستوىات الهجينة في ذرة الكربون، حيث يحتوي كل مستوى مهجن على إلكترون واحد يمكن أن يشترك به مع ذرة أخرى، ويُسمى بالمستوى المهجن sp3 لأنه يتكون من المستوى (s) وثلاث مستويات (P).
- تشغل إلكترونات ذرة الكربون الموجودة في المستويات 2s ، 2p مستويات مهجنة من نوع sp3
- لاحظ أن قيمة طاقة المستويات المهجنة تعادل متوسط طاقة وضع مستويات s , p الأصلية.
- تبعاً لنظرية VESPR فأن الشكل الرباعي الأوجة المنتظم يقلل التنافر بين المستويات المهجنة في جزئ CH4.
- يعد الكربون أشهر العناصر التي تخضع لعملية التهجين.
- يكون عدد المستوىات التي تختلط معًا وتكوّن المستوى المهجن مساويًا لمجموع أعداد أزواج الإلكترونات بالإضافة إلى ذلك يكون عدد المستوىات المهجنة الناتجة مساويًا عدد المستوىات المتداخلة.
أنواع التهجين
التهجين جزئ AlCl3
- في جزئ AlCl3 ثلاثة أزواج من الإلكترونات، ويتوقع نموذج VESPR أن يكون شكل الجزيء مثلثًا مستويًا.
- وينتج هذا الشكل عند تداخل المستوى الفرعي (s) مع مستويين فرعيين من (p) في الذرة المركزية Al وتكوين ثلاثة مستويات هجينة متشابهة من نوع sp2.
التهجين في BaCl2 , H2O
- تحتل الأزواج غير المرتبطة مستوىاتٍ مهجنة أيضًا.
- قارن بين المستوىات المهجنة في BaCl2 , H2O الموجودة فى الجدول السابق حيث يحتوي كل المركبين على ثلاث ذرات. فلماذا يحتوي جزئ H2O على مستويات sp3؟
- السبب فى ذلك يرجع إلى وجود زوجان غير مرتبطين على ذرة الأكسجين المركزية في H2O لذا يجب أن يكون هناك أربعة مستوىات مهجنة، اثنان للربط واثنان لأزواج غير مرتبطة.
ملاحظة هامة
- الرابطة التساهمية المتعددة تتكون من رابطة سيجما واحدة ، ورابطة باى أو أكثر.
- تحتل إلكترونات رابطة سيجما فقط مستوىاتٍ مهجنة مثل sp , sp2 أما بقية مستويات (p) غير المهجنة فتكون روابط باي (π) .
- وإذا علمت أن الروابط التساهمية الأحادية والثنائية والثلاثية تحتوى على مستوى مهجن واحد ، لذا فأن CO2 يحتوي على رابطتين ثنائيتين ويكون المستوى المهجن من نوع sp