أسباب ظهور فكرة التهجين Hybridization والمجالات المهجنة على الذرة المركزية
لا يمكن تطبيق فكرة التداخل على الـجـزيـئـات عـديدة الذرات في جـمـيـع الأحـوال وذلك للأسباب التالية :
(1) لم تعط تفسيراً مقبولاً لأشكال بعض الجزيئات مثل جزيء الماء H2O وجزيء النشـادر NH3 حـيـث كـان المتوقع أنـهـا (°90 ) والواقع هي (°104.5) في الماء و (°107.3) فـي النشادر.
(2) نظرية رابطة التكافؤ لم تعط تفسيراً مقبولاً في تحديد عدد الروابط للذرات اعتمادا على عدد الإلكترونات المنفردة كما في الميثان (CH4) .
الجزيئات التي تحتوي على مدارات مهجنة تكون أكثر استقرار (اقل طاقة).
ويمكن تفسير سبب ذلك كما يلي :
يتكون المجال المهجن من فصين( فلقتين) متعاكسين في الاتجاه أحدهما صغير الحجم . والآخر كبير الحجم تكون الكثافة الإلكترونية فيه كبيرة ، ونتيجة لكبر حجم الفص الكبير في المدار المهجن فإن هذا يجعل المدار المهجن أقدر على التداخل ، وبذلك فهو يصنع روابط أكثر قوة من المدارات القرية البسيطة ، وهذا يؤدي إلى استقرار الجزيئات الناتجة ، وهذا يفسر سبب لجوء المدارات إلى عملية التهجين.
توضيح الفرق بين تداخل المجالات المهجنة والمجالات غير المهجنة
علل : تلجأ المدارات الذرية إلى عملية التهجين مع أن هذه العملية تستهلك طاقة .
السبب : صحيح أن التهجين يكلف طاقة، ولكن ازدياد التداخل بين المدارات ( نتيجة لوجود فص كبير في المدار المهجن ) يؤدي إلى نشوء رابطة كيميائية أكثر قوة ، وبالتالي ينتج عن ذلك ربحاً إضـافـيـاً من الطاقة ، وهذا الربح كافي لتعويض الطاقة المصروفة على عمليـة التهجين ، وبذلك فإن التهجين أدى إلى انخفاض طاقة الجزيء ، وبالتالي زيادة ثباته.
تعريف التهجين
هو عملية دمج لمدارين ذريين أو أكثر في الذرة المركزية لينتج مـدارات مهجنة متساوية في الشكل والطاقة
خصائص المدارات المهجنة Hybrid orbitals
(1) المدارات المهجنة تنتمي إلى ذرة واحدة فقط.
(2) التهجين يحـدث بين المدارات المتقاربة في الطاقة، أي المدارات الموجودة في مـسـتـوى رئيسي واحد.
(3) عدد المدارات المهجنة الناتجة عن التهجين يساوي عدد المدارات الداخلة في عـمـليـة التهجين.
(4) شكل المدار المهجن يجمع بين صفات المدارات المكونة له.
نستنتج من الفقرة 4 , 5 أن عدد المدارات المهجنة واتجاهاتها في الفراغ يعتمد على عدد ونوع المدارات الذرية المكونة لها.
(5) تختلف المدارات المهجنة عن المدارات الذرية المكونة لها . وهذا يعني أن المدار الذري عندما يدخل في عملية التهجين يفقد هويته.
(6) المدارات المهجنة تتشابه في كل شيء ( الطول ، الـقـوة ، الشكل ) وتختلف عن بعضها البعض في الاتجاه الفراغي.
(7) المدارات المهجنة تـتـوزع حـول الثرة المركزية بحيث يكون التنافر بينهـا أقل ما يمكن، لتحقق الشكل الفراغي الأكثر استقراراً.
(8) يتكون المدار المهجن من فصين ( فلقتين ) متعاكستين في الاتجاه أحدهما صغير الحجم . والآخر كبير الحجم ، ونتيجة لكبر حجم الفص الكبير في المدار المهجن فإن هذا يجعل المدار المهجن اقدر على التداخل.