في تصنيف الكيمياء العامة بواسطة

شرح التهجين من النوع sp3 مع الأمثلة والتمارين؟

أريد شرح التهجين من النوع sp3؟

Hybridization of sp3


2 إجابة

+1 تصويت
بواسطة
مختارة بواسطة
 
أفضل إجابة

 التهجين من النوع sp3

- ينتج هذا النوع من التهجين من مزج (دمج) مجال من نوع (S) مع ثلاث مجالات من نوع ( P) لنحصل على أربعة مجالات مهجنة من نوع (  sp3 ) لتتخذ المجالات المهجنة شكل هرم رباعي السطوح والزاوية بين أي مجالين °109.5

- هذا النوع من التهجين يوجد في الجزيئات أو الأيونات التي حول ذرتها المركزية أربعة أزواج إلكترونية.

مثال (1): كيفية تكون الرابطة التساهمية في CH4 من خلال مفهوم التهجين

(1) نكتب التركيب الإلكتروني لذرة الكربون في الحالة المستقرة (المنفردة):

 

نلاحظ من التوزيع الإلكتروني أن الكربون يحتوي على إلكترونين منفردين، وهذا يعني أن الكربون يكون رابطتين تساهميتين فقط، وفي الواقع الكربون يرتبط بأربع روابط تساهمية بين (C-H) ولتفسير ذلك يجب الحصول على إلكترونين منفردين إضافيين كما يلي:

(2) ينتقل (يستثار) إلكترون من المدار (2S) إلى أحد مجالات (2p)  الفارغة عندما يكتسب طاقة ليصبح لدينا أربع إلكترونات مفردة.

التركيب الإلكتروني لذرة الكربون في الحالة المثارة:

 

نلاحظ اربع إلكترونات منفردة، ولكن عندما يرتبط الكربون مع الهيدروجين يحدث نوعين من التداخل بين المجالات كـمـا يلي: (1S – 2S) وكذلك بين 1S) - 2p)  ينتج عن ذلك روابط غير متكافئة وهذا يناقض ما هو معروف من ان الروابط بين (C - H) متماثلة في القوة والطاقة ، ولتفسير ذلك يجب الحصول على أربع مجالات متماثلة ، كما يلي .

(3) تحدث عملية دمج بين ثلاث مجالات من (P) والمجال (2S) لينتج أربع مجالات مهجنة متساوية في الشكل والطاقة ويرمز لكل منهما (sp3).

التركيب الإلكتروني لذرة الكربون في بعد التهجين:

 التهجين من النوع sp3

(4) يحدث تداخل بين مـجـال (1S) من ذرة الهيدروجين ومجالات (sp3) المهجنة من ذرة الكربون لتتكون أربع روابط تسـاهـمـيـة.

وهذه الروابط مـتـسـاوية في الشكل والطاقة ولذلك سوف تكون الزاوية HCH تكون ( 109.5o ) وحيث ان المركب ينتمي إلى النوع (AX4) ، إذن الشكل الهندسي للجزيء هو شكل هرم رباعي الأوجه منتظم (Tetrahedral)

 التهجين من النوع sp3

الأمثلة المشابهة للميثان CH4 في التهجين والشكل الهندسي:

+CCl4 & NH4+ & SnCl4 & CF4 & PH4+ & BF4- & ClO4, & PO43- & POCl3 & SnF4 & PCl4

هام جداً لمعرفة نوع التهجين بسهولة 

يتبين مما سبق أنه بمعرفة عدد الأزواج الإلكترونية حول الذرة المركزية يمكن معرفة نوع التهجين كما في الجدول التالي:

التهجين

ملاحظة: يمكن معرفة عدد الأزواج الإلكترونية حول الذرة المركزية برسم تركيب لويس.

تطبيق على الجدول السابق

 مثلاً تركيب لويس للجزيء (F2O) هو:

فنلاحظ أن حول الذرة المركزية أربعة أزواج إلكترونية ، فإنه حسب نظرية (VSEPR) سوف تتوزع الأزواج الإلكترونية في أركان هرم رباعي السطوح. وهذا يعني أن التهجين من نوع sp3

0 تصويتات
بواسطة

مثال (2): كيفية تكون الرابطة التساهمية في NH3 من خلال مفهوم التهجين .

(1) تكتب التركيب الإلكتروني لذرة النيتروجين في الحالة المستقرة:

التهجين من النوع sp3

تركيب لويس لجـزئ NH3 هو

 التهجين من النوع sp3

نلاحظ ان حـول الذرة المركزية أربعـة ازواج إلكترونية، فإنه حسب نظرية (VSEPR) سوف تتوزع الأزواج الإلكترونية في أركان هرم رباعي السطوح.

وهذا يعني أن التهجين من نوع sp3

وبذلك فنحن في حاجة إلى أربعة مدارات متساوية في الطاقة، بحيث يكون ثلاثة مدارات منها يحتوي كل منها على إلكترون منفرد.

ملاحظة: في هذه الحالة لن تحتاج إلى نقل إلكترون لأنه متوفر لدينا ثلاثة إلكترونات مفردة.

(2) تحدث عملية دمج بين ثلاث مجالات من (p) والمجال (2s) لينتج أربع مجالات مهجنة متساوية في الشكل والطاقة ويرمز لكل منهما (sp3) 

ويحتوى كل منها على إلكترون منفرد فيما عدا مدار واحد يحتوي على زوج إلكتروني غير رابط (حر).

التركيب الإلكتروني لذرة الكربون في بعد التهجين:

 

(3) يحدث تداخل بين مجال (1s) من ذرة الهيدروجين وثلاث مجالات من (sp3) المهجن من ذرة النيتروجين لتتكون ثلاث روابط تساهمية.

 وهذه الروابط متساوية في الشكل والطاقة أما المدار الرابع فيحتوي على زوج من الإلكترونات الحرة.

وحيث أن الزوج الإلكتروني غير الرابط أكثر طاقة من الزوج الرابط لذا فإنه يشغل حيز أكبر في الفراغ وبالتالي سوف يزداد التنافر بين إلكترونات الزوج الحر وإلكترونات الأزواج الرابطة وبالتالي تقل الزاوية بين أي رابطتين في النشادر عن مـا هـو مـوجـود في الميـثـان (°109.5) لتـصـبح الزاويةHNH حوالي. (107.3o)

وحيث أن المركب ينتمي إلى النوع (AX3E) ، إذن الشكل الهندسي للـجـزيء هو هرم ثلاثي (Trigonal Pyramid)

 التهجين من النوع sp3

من الأمثلة المشابهة للنشادر NH3 في التهجين والشكل الهندسي:

NF3 & PF3 & PC13 & AsH3

مثال (3) كيفية تكون الرابطة التساهمية في H2O من خلال مفهوم التهجين

(1) نكتب التركيب الإلكتروني لذرة الأكسجين في الحالة المستقرة:

التهجين من النوع sp3

تركيب لويس لجزيء H2O هو:

نلاحظ أن حول الذرة المركزية أربعة أزواج إلكترونية، فإنه حسب نظرية ( VSEPR ) سوف تتوزع الأزواج الإلكترونية في اركان هرم رباعي السطوح ، وهذا يعني أن التهجين من نوع sp3

وبذلك فنحن في حـاجـة أربعـة مـدارات مـتـساوية في الطاقة بحيث يكون مدارين منها يحتوي كل منهما على إلكترون منفرد

 ملاحظة: في هذه الحالة لن نحتاج لنقل إلكترون لأنه متوفر لدينا إلكترونان مفردان .

(2) تحدث عملية دمج بين ثلاث مجالات من (p) والمجال (2s) لينتج أربع مدارات مهجنة متساوية في الشكل والطاقة ويرمز لكل منهما (sp3) .

ويحتـوى مـداران منها على إلكترون منفرد اما المداران الآخران فيحتوي كل منهما على زوج الكتروني حر .

التركيب الإلكتروني لذرة الأكسجين بعد التهجين:

 التهجين من النوع sp3

(3) يحدث تداخل بين مجال (1s) من ذرة الهيدروجين ومجالين من (sp3) المهجن من ذرة الأكسجين لتتكون رابطتين تساهميتين.

 وهذه الرابطتان متساويتان في الشكل والطاقـة أمـا المدار الثالث والرابع من (sp3) فيحتوي كل منهما على زوج من الإلكترونات الحرة

وحيث أن الزوج الإلكتروني غير الرابط أكثر طاقة من الزوج الرابط لذا فإنه يشغل حيز أكبر في الفراغ وبالتـالي سوف يزداد التنـافـر بين إلـكـتـرونـات الأزواج الـحـرة وإلكترونات الأزواج للرابطة وبالتالي تقل الزاوية بين الرابطتين في الماء لتصبح الزاوية HOH تساوي (104.5o) .

وحيث أن المركب ينتمي إلى النوع (AX2E2) ، إذنالشكل الهندسي للجزيء هـو زاوي (منحني) Angular

التهجين من النوع sp3

من الأمثلة المشابهة للماء H2O في التهجين والشكل الهندسي:

OF2 & H2S & ClF2+ & SF2 & SCl2 & OCl2 & ClO2& NH2- & Cl2O  

ملاحظة: إذا رمزنا بالرمز (LP) للزوج الحر ورمـزنـا لـ (BP) للزوج الرابط ، فـإن طاقـات التنافر تترتب كما يلي:

LP-LP > LP - BP > BP - BP


اسئلة متعلقة


3 إجابة
سُئل في تصنيف الكيمياء العامة بواسطة مجهول


1.9ألف أسئلة

2.1ألف إجابة

157 تعليقات

4ألف مستخدم

...