ما هو نوع التهجين فى الأمونيوم مع التوضيح ؟

Question

ما هو نوع  التهجين فى الأمونيوم (النشادر NH₃) مع التوضيح ؟

Answer 1

قاعدة التنبؤ بنوع التهجين

- يمكن معرفة نوع التهجين عن طريق حساب Steric number

- Steric number = عدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية + عدد الأزواج الحرة التى تمتلكها الذرة المركزية

- فإذا كان :

  Steric number = 2 → Linear → Sp hypridization

  Steric number = 3 → Trigonal planar → Sp² hypridization

  Steric number = 4 → Tetrahedral → Sp³ hypridization

  Steric number = 5 → Trigonal bipyramidal → dSp³ hypridization

  Steric number = 6 →  Octahedral → d²Sp³ hypridization

فى حالة جزئ الأمونيا NH₃ يكون عدد الذرات المرتبطة بالنيتروجين = 3 ذرات هيدروجين ، وعدد الازواج الحرة التى تحتوى عليها ذرة النيتروجين زوج واحد فقط ويكون:

Steric number = عدد الذرات المرتبطة بالذرة المركزية + عدد الأزواج الحرة التى تمتلكها الذرة المركزية

Steric number = 3 +1 = 4 

وعلى ذلك يكون التهجين من النوع Sp³ والشكل الهندسي رباعي السطوح Tetrahedral 

شرح التهجين فى جزئ الأمونيا NH₃ 

- التوزيع الإلكترونى لذرة النيتروجين: 1s², 2s², 2p_x¹, 2p_y¹, 2p_z¹ 

- تحتوى ذرة النيتروجين على ثلاث أوربتالات للترابط وهي: 2p_x¹, 2p_y¹, 2p_z¹ حيث تكون ثلاث روابط سيجما عند التداخل مع ثلاث أوربتالات من النوع 1S لثلاث ذرات هيدروجين.

- نجد أن الأربع ذرات المكونة لجزئ النشادر لا تكون فى مستوى واحد ولكن تكون هرم ثلاثى تكون فيه قاعدة الهرم مكونة من ثلاث ذرات هيدروجين وتكون ذرة النيتروجين فى قمة الهرم.

- وجد بالتجربة أن الزواية بين الروابط فى جزئ النشادر 107^o وذلك بسبب:

(أ) التهجين من النوع sp³ فى جزئ الأمونيا.

(ب) تنافر زوج الألكترونات الموجود على ذرة النيتروجين electron pair interactions 

(1) شرح التهجين من النوع sp³ 

- يحدث التهجين بين اوربتالات التكافؤ  لذرة النيتروجين المركزية (2s², 2p_x¹, 2p_y¹, 2p_z¹) قبل حدوث التداخل مع الاوربتال 1s للهيدروجين.

- حيث تتكون أربعة اوربتالات مهجنة جديدة (اوربتال واحد من هؤلاء الأربعة يحتوى على زوج من الألكترونات والثلاث الآخرين يحتوى كلاً منهما على الكترون مفرد جاهزة للتداخل وتكوين روابط). ويكون التهجين من النوع sp³ ويكون شكل المركب رباعي السطوح Tetrahedral وتكون الزاوية بين الاوربتالات المهجنة 109.5^o. 

- بعد عملية التهجين التى تمت داخل ذرة النيتروجين ، تتداخل ثلاث اوربتالات 1s لثلاث ذرات هيدروجين مع الثلاث اوربتالات المهجنة على ذرة النيتروجين لتكوين ثلاث روابط سيجما.

- وجد عن طريق التجربة ان الزاوية بين الروابط فى الشكل الرباعي السطوح تكون 107^o وليس 109.5^o وذلك بسبب تنافر زوج الالكترونات الحر الموجود على ذرة النيتروجين electron pair interactions.

(2) تنافر زوج الالكترونات الحر

 - تحتوى ذرة النتيروجين المركزية فى غلاف تكافؤها على ثلاث أزوج ترابط مع ثلاث ذرات هيدروجين وأيضاً وجود ذزوج حر من الالكترونات على ذرة النيتروجين.

- تترتب الثلاث ازواج الرابطة بالاضافة إلى الزوج الحر فى شكل رباعي السطوح tetrahedral  حول الذرة المركزية. 

- زوج الالكترونات الحر يكون كثافة الكترونية عالية حوله فيزداد التنافر بينه وبين أزواح الروابط N-H ويجبرهم على الاقتراب من بعضهم لتكوين شكل رباعي السطوح وتكون الزاوية 107^o بدلاً من 109.5^o 

- لذلك يمكن القول أن الشكل الهندسي لجزئ الأمونيا هو هرم ثلاثي Trigonal pyramidal أو رباعى السطوح مشوه Distorted tetrahedral

الخلاصة