تهجين مدارات الإلكترون وهندسة الجزيئات. أنواع التهجين التكوين المكاني للتهجين sp3

نموذج ذرة الكربون

تقع إلكترونات التكافؤ لذرة الكربون في مدار مداري 2 ثانية ومدارين 2p. تقع المدارات 2p بزاوية 90 درجة لبعضها البعض ، والمدار 2s له تناظر كروي. وبالتالي ، فإن ترتيب المدارات الذرية للكربون في الفضاء لا يفسر حدوث زوايا الرابطة 109.5 درجة و 120 درجة و 180 درجة في المركبات العضوية.

لحل هذا التناقض المفهوم تهجين المدارات الذرية.لفهم طبيعة الخيارات الثلاثة لترتيب روابط ذرة الكربون ، كانت هناك حاجة إلى أفكار حول ثلاثة أنواع من التهجين.

نحن مدينون بظهور مفهوم التهجين لـ Linus Pauling ، الذي فعل الكثير لتطوير نظرية الترابط الكيميائي.

يشرح مفهوم التهجين كيف تغير ذرة الكربون مداراتها لتشكيل مركبات. أدناه سننظر في عملية التحول المداري هذه خطوة بخطوة. في الوقت نفسه ، يجب ألا يغيب عن البال أن تقسيم عملية التهجين إلى مراحل أو مراحل ليس في الواقع أكثر من جهاز عقلي يسمح بعرض أكثر منطقية ويمكن الوصول إليه للمفهوم. ومع ذلك ، فإن الاستنتاجات المتعلقة بالتوجه المكاني لروابط ذرة الكربون ، والتي سنصل إليها في النهاية ، تتوافق تمامًا مع الحالة الحقيقية للأمور.

التكوين الإلكتروني لذرة الكربون في الأرض وحالة الإثارة

يوضح الشكل الموجود على اليسار تكوين الإلكترون لذرة الكربون. نحن مهتمون فقط بمصير إلكترونات التكافؤ. نتيجة للخطوة الأولى التي تسمى الإثارةأو ترقية وظيفية، ينتقل أحد إلكترونين 2s إلى مدار 2p مجاني. في المرحلة الثانية ، تحدث عملية التهجين نفسها ، والتي يمكن تخيلها بشكل تقليدي إلى حد ما كمزيج من مدارات واحدة s- وثلاثة مدارات p وتشكيل أربعة مدارات متطابقة جديدة منها ، كل منها يحتفظ بخصائص s - المداري بمقدار الربع وخصائص المدارات p. تسمى هذه المدارات الجديدة ص 3 - هجين. هنا ، لا يشير الحرف المرتفع 3 إلى عدد الإلكترونات التي تشغل المدارات ، ولكن يشير إلى عدد المدارات p التي شاركت في التهجين. يتم توجيه المدارات الهجينة إلى رؤوس رباعي الوجوه ، وفي وسطها توجد ذرة كربون. يحتوي كل مدار هجين sp 3 على إلكترون واحد. تشارك هذه الإلكترونات في المرحلة الثالثة في تكوين روابط بأربع ذرات هيدروجين ، وتشكل زوايا رابطة تبلغ 109.5 درجة.

sp3 - التهجين. جزيء الميثان.

يظهر تكوين الجزيئات المستوية بزاوية رابطة 120 درجة في الشكل أدناه. هنا ، كما في حالة تهجين sp 3 ، فإن الخطوة الأولى هي الإثارة. في المرحلة الثانية ، يشارك مداري 2s واثنان 2p في التهجين ، مكونين ثلاثة سص 2-هجينتقع المدارات في نفس المستوى بزاوية 120 درجة لبعضها البعض.

تشكيل ثلاثة مدارات هجينة sp2

يبقى p-rorbital غير مهجن ويقع بشكل عمودي على مستوى المدارات الهجينة sp 2. ثم (الخطوة الثالثة) اثنين من المدارات الهجينة sp 2 من ذرتين من الكربون تجمع الإلكترونات لتشكيل رابطة تساهمية. تسمى هذه الرابطة ، التي تشكلت نتيجة تداخل مداريين ذريين على طول الخط الذي يربط نوى الذرة ، σ السندات.

تكوين روابط سيجما و باي في جزيء الإيثيلين

المرحلة الرابعة هي تكوين رابطة ثانية بين ذرتين من الكربون. تتشكل الرابطة نتيجة تداخل حواف المدارات 2p غير المهجنة التي تواجه بعضها البعض وتسمى π السندات. المدار الجزيئي الجديد عبارة عن مجموعة من منطقتين تشغلهما إلكترونات الرابطة - فوق وتحت الرابطة σ. كلا الرابطين (σ و π) يتكونان معًا رابطة مزدوجةبين ذرات الكربون. وأخيرًا ، الخطوة الخامسة الأخيرة هي تكوين روابط بين ذرات الكربون والهيدروجين باستخدام إلكترونات المدارات الهجينة الأربعة المتبقية sp 2.

رابطة مزدوجة في جزيء الإيثيلين

يظهر النوع الثالث والأخير من التهجين من خلال مثال أبسط جزيء يحتوي على رابطة ثلاثية ، وهو جزيء الأسيتيلين. الخطوة الأولى هي إثارة الذرة كما كانت من قبل. في المرحلة الثانية ، يحدث تهجين مداري 2s و 2 p بتكوين اثنين سف هجينالمدارات بزاوية 180 درجة. ويظل المداران 2p الضروريان لتكوين رابطتين دون تغيير.

تشكيل اثنين من المدارات sp-hybrid

الخطوة التالية هي تكوين رابطة σ بين ذرتين من الكربون المهجنين sp ، ثم يتم تكوين رابطتين. تتكون الرابطة الواحدة واثنين من السندات بين ذرتي ذرة كربون معًا السندات الثلاثية. أخيرًا ، تتكون الروابط من ذرتين من الهيدروجين. يحتوي جزيء الأسيتيلين على بنية خطية ، وتقع جميع الذرات الأربع على نفس الخط المستقيم.

لقد أوضحنا كيف تنشأ الأنواع الرئيسية الثلاثة للهندسة الجزيئية في الكيمياء العضوية نتيجة للتحولات المختلفة للمدارات الذرية للكربون.

يمكن اقتراح طريقتين لتحديد نوع التهجين للذرات المختلفة في الجزيء.

طريقة 1. الطريقة الأكثر عمومية ، مناسبة لأي جزيئات. بناءً على اعتماد زاوية الرابطة على التهجين:

أ) زوايا الرابطة 109.5 ° ، 107 ° و 105 ° تشير إلى تهجين sp 3 ؛

ب) زاوية تكافؤ تبلغ حوالي 120 درجة - س 2 - تهجين ؛

ج) زاوية التكافؤ 180 درجة - س تهجين.

الطريقة الثانية. مناسب لمعظم الجزيئات العضوية. نظرًا لأن نوع الرابطة (فردي ، مزدوج ، ثلاثي) مرتبط بالهندسة ، فمن الممكن تحديد نوع التهجين من خلال طبيعة روابط ذرة معينة:

أ) جميع الروابط بسيطة - sp 3 - التهجين ؛

ب) رابطة مزدوجة واحدة - sp 2 - التهجين ؛

ج) رابطة ثلاثية واحدة - تهجين sp.

التهجين هو عملية عقلية لتحويل المدارات الذرية العادية (الأكثر ملاءمة بقوة) إلى مدارات جديدة ، تتوافق هندستها مع هندسة الجزيئات المحددة تجريبياً.

تهجين AO- هذا هو محاذاة التكافؤ AO في الشكل والطاقة أثناء تكوين رابطة كيميائية.

1. فقط تلك AOs التي طاقاتها قريبة بما فيه الكفاية (على سبيل المثال ، 2s- و 2p-atomic orbitals) يمكن أن تشارك في التهجين.

2. الوظائف الشاغرة (المجانية) AOs ، المدارات ذات الإلكترونات غير المزاوجة وأزواج الإلكترون غير المشتركة يمكن أن تشارك في التهجين.

3. نتيجة للتهجين ، تظهر مدارات هجينة جديدة ، موجهة في الفضاء بطريقة تجعل أزواج الإلكترونات متباعدة قدر الإمكان بعد تداخلها مع مدارات الذرات الأخرى. تتوافق حالة الجزيء هذه مع الحد الأدنى من الطاقة بسبب أقصى تنافر للإلكترونات المشحونة.

4. يتم تحديد نوع التهجين (عدد AO الذي يخضع للتهجين) بعدد الذرات "التي تهاجم" ذرة معينة وعدد أزواج الإلكترونات غير المشتركة في ذرة معينة.

مثال.فرنك بلجيكي 3. في لحظة تكوين الرابطة ، يتم إعادة ترتيب AO للذرة B ، لتمريرها إلى الحالة المثارة: В 1s 2 2s 2 2p 1 ® B * 1s 2 2s 1 2p 2.

توجد AOs الهجينة بزاوية 120 درجة. الجزيء له الشكل الصحيح مثلث(مسطحة ، مثلثة):

3. sp 3 - التهجين.هذا النوع من التهجين نموذجي لذرات المجموعة الرابعة ( مثل الكربون والسيليكون والجرمانيوم) في جزيئات من النوع EH 4 ، وكذلك لذرة C في جزيئات الألماس ، وذرة N في جزيء NH 3 ، NH 4 + ، ذرة O في جزيء H 2 O ، إلخ.

مثال 1 CH 4. في لحظة تكوين الرابطة ، يتم إعادة ترتيب AO لذرة C ، ويمر إلى الحالة المثارة: C 1s 2 2s 2 2p 2 ® C * 1s 2 2s 1 2p 3.

توجد AOs الهجينة بزاوية 109 حوالي 28 بوصة.

مثال 2 NH 3 و NH 4 +.

الهيكل الإلكتروني لذرة N: 1s 2 2s 2 2p 3. 3 AO التي تحتوي على إلكترونات غير متزاوجة و 1 AO تحتوي على زوج إلكترون غير مشترك يخضع للتهجين. نظرًا للتنافر الأقوى لزوج الإلكترون الوحيد من أزواج الإلكترون في الروابط s ، فإن زاوية الرابطة في جزيء الأمونيا هي 107.3 o (أقرب إلى رباعي السطوح ، وليس للتوجيه).

الجزيء له شكل هرم ثلاثي الزوايا:

تتيح مفاهيم التهجين sp 3 إمكانية شرح إمكانية تكوين أيون الأمونيوم وتكافؤ الروابط فيه.

مثال 3 H 2 O.

التركيب الإلكتروني للذرة О 1s 2 2s 2 2p 4. 2 AO التي تحتوي على إلكترونات غير متزاوجة و 2 AO تحتوي على أزواج إلكترون غير مشتركة تخضع للتهجين. تبلغ زاوية الرابطة في جزيء الماء 104.5 درجة (أيضًا أقرب إلى رباعي السطوح وليس مستقيمًا).

الجزيء له شكل زاوي:

يجعل مفهوم التهجين sp 3 من الممكن شرح إمكانية تكوين أيون الأكسونيوم (الهيدروكسونيوم) وتكوين 4 روابط هيدروجينية بواسطة كل جزيء في بنية الجليد.

4. sp 3 د التهجين.هذا النوع من التهجين نموذجي لذرات عناصر المجموعة الخامسة (بدءًا من P) في جزيئات من النوع EX 5.

مثال. PCl 5. الهيكل الإلكتروني للذرة P في الأرض وحالات الإثارة: Р 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ® P * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 1. شكل الجزيء - سداسي الوجوه (بتعبير أدق - مثلث ثنائي الهرمون):

5. sp 3 d 2 التهجين.هذا النوع من التهجين نموذجي لذرات عناصر المجموعة السادسة (بدءًا من S) في جزيئات من النوع EX 6.

مثال. SF6. الهيكل الإلكتروني لذرة S في الأرض وحالات الإثارة: S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ® P * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 2.

شكل الجزيء - المجسم الثماني :

6. sp 3 d 3 التهجين.يعتبر هذا النوع من التهجين نموذجيًا لذرات عناصر المجموعة 7 (بدءًا من Cl) في جزيئات من النوع EX 7.

مثال. IF7. الهيكل الإلكتروني للذرة F في الأرض وحالات الإثارة: I 5s 2 3p 5 ® I * 5s 1 3p 3 3d 3. شكل الجزيء - عشاري الوجوه (بتعبير أدق - بيبيراميد خماسي):

7. sp 3 d 4 التهجين.هذا النوع من التهجين نموذجي لذرات عناصر المجموعة 8 (باستثناء He و Ne) في جزيئات من النوع EX 8.

مثال. XeF 8. الهيكل الإلكتروني لذرة Xe في الأرض وحالات الإثارة: Xe 5s 2 3p 6 ® Xe * 5s 1 3p 3 3d 4.

شكل الجزيء - ثنائي الوجوه:

قد تكون هناك أنواع أخرى من تهجين AO.

لشرح الحقائق عندما تشكل الذرة عددًا من الروابط أكبر من عدد الإلكترونات غير المزاوجة في حالتها الأرضية (على سبيل المثال ، ذرة الكربون) ، يتم استخدام افتراض تهجين المدارات الذرية القريبة في الطاقة. يحدث تهجين AO أثناء تكوين الرابطة التساهمية، إذا أدى ذلك إلى تداخل أكثر كفاءة في المدارات. يصاحب تهجين ذرة الكربون إثارة ونقل الإلكترون من 2 س- على 2 ص-أو:

حالات الأرض والمتحمس لذرة الكربون.

تهجين AO- هذا هو تفاعل (خلط) المدارات الذرية لذرة معينة والتي تختلف في نوعها ، ولكنها قريبة في الطاقة مع تكوين مدارات هجينة لها نفس الشكل والطاقة.

على سبيل المثال ، خلط 2s-AO مع 2 ص-AO يعطي اثنين من الهجين 2 ص-أو:

AO مع اختلاف كبير في الطاقة (على سبيل المثال ، 1 سو 2 ص) لا تدخل في التهجين. اعتمادا على العدد المتضمن في التهجين ص-آو الأنواع التالية من التهجين ممكنة:

لذرات الكربون والنيتروجين - ص 3 , ص 2 و ص;

لذرة الأكسجين - ص 3 , ص 2 ;

للهالوجينات - ص 3 .

الهجين AO غير متماثل وممدود بقوة في اتجاه واحد من النواة (شكل غير منتظم على شكل ثمانية).

على عكس غير الهجين س- أو ص-آو ، لديها حصة كبيرة واحدة ، والتي تشكل رابطة كيميائية جيدة ، وحصة صغيرة ، والتي عادة لا يتم تصويرها حتى. AOs المهجنة تتفاعل مع المدارات من أنواع مختلفة ( س-, ص- أو الهجين AO) من الذرات الأخرى عادةً ما تعطي s-MO ، أي شكل سندات. هذه الرابطة أقوى من الرابطة التي تشكلها إلكترونات AO غير الهجينة بسبب التداخل الأكثر كفاءة.

3.3.1. س 3 - التهجين (رباعي السطوح).

واحد س- وثلاثة ص أربعةمتساوية في الشكل والطاقة ص 3-مدارات هجينة.

النموذج المداري للذرة في الحالة sp 3 المهجنة.

بالنسبة لذرة الكربون والعناصر الأخرى في الفترة الثانية ، تحدث هذه العملية وفقًا للمخطط:

2s + 2p x + 2p y + 2p z = 4 (2sp 3)

مخطط sp 3 تهجين المدارات الذرية.

يتم توجيه محاور المدارات sp 3-hybrid إلى رؤوس رباعي السطوح المنتظم. تبلغ الزاوية الرباعية السطوح بينهما 109 درجة 28 "، وهو ما يتوافق مع أقل طاقة تنافر للإلكترون.

لأول مرة ، تم طرح فكرة اتجاه وحدات التقارب (التكافؤات) لذرة الكربون في زوايا رباعي الوجوه بشكل مستقل في عام 1874 من قبل Van't Hoff و Le Bel.

sp 3-Orbitals يمكن أن تشكل أربع روابط s مع ذرات أخرى أو أن تملأ بأزواج وحيدة من الإلكترونات.

وكيف تصور بصريًا التركيب المكاني للذرة في الحالة sp 3 في الشكل؟

في هذه الحالة ، لا تُصوَّر المدارات sp 3-hybrid على شكل غيوم إلكترونية ، ولكن كخطوط مستقيمة أو أسافين ، اعتمادًا على الاتجاه المكاني للمدار. يستخدم هذا التمثيل التخطيطي عند كتابة الصيغ الفراغية (المكانية) للجزيئات.

الانتقال من النموذج المداري (أ) إلى الصيغة المكانية (ب).

باستخدام مثال جزيء الميثان ، يتم عرض نماذج ثلاثية الأبعاد وصيغة مكانية (كيميائية مجسمة) لجزيء به ذرة كربون sp 3.

نموذج لجزيء الميثان

س 3 - الحالة المهجنة هي خاصية مميزة للذرة إذا كان مجموع عدد الذرات المرتبطة بها وعدد أزواج الإلكترونات غير المشتركة هو 4.

تم العثور على الكربون في الحالة الهجينة sp 3 في مادة بسيطة - الماس. هذه الحالة نموذجية للذرات C ، N ، O ، وما إلى ذلك ، متصلة بذرات أخرى بواسطة روابط مفردة (يتم تمييز ذرات sp 3 باللون الأحمر):

من H4، R. ج H 3 ، ن H 3، R ن H2 ، H2 ا، ر اح ، R2 ا;

وكذلك الأنيونات مثل:

R3 ج: - ، ر ا - .

نتيجة للتركيب الرباعي السطوح للذرة sp 3 هو احتمال وجود اثنين من الأيزومرات الضوئية في مركب يحتوي على مثل هذه الذرة مع أربعة بدائل مختلفة (Vant Hoff، Le Bel، 1874).

3.3.2. س 2 - التهجين (الطائرة - مثلثية).

واحد س- و اثنان صتختلط المدارات وتتشكل ثلاثةما يعادل ص 2-مدارات هجينة تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة (مظللة باللون الأزرق). يمكنهم تكوين ثلاث سندات. ثالث ص- يظل المداري غير مهجن ويتجه بشكل عمودي على مستوى موقع المدارات الهجينة. هذه ص- يشارك O في تكوين الرابطة p.

لعناصر الفترة الثانية ، العملية ص 2-يحدث التهجين حسب المخطط:

2s + 2p x + 2p y = 3 (2sp 2) 2p z -AO غير مشارك في التهجين.

لتصوير التركيب المكاني للذرات في حالة sp 2 ، يتم استخدام نفس التقنيات كما في حالة ذرات sp 3:

الانتقال من النموذج المداري للذرة في الحالة sp 2 المهجنة (أ) إلى الصيغة المكانية (ب). تنعكس بنية الجزيئات التي تحتوي على ذرات sp 2 في نماذجها:

نماذج جزيء الإيثيلين

س 2 - الحالة المهجنة هي خاصية مميزة للذرة إذا كان مجموع عدد الذرات المرتبطة بها وعدد أزواج الإلكترونات غير المشتركة فيها يساوي3

يشكل الكربون في الحالة الهجينة sp 2 مادة بسيطة من الجرافيت. هذه الحالة نموذجية للذرات C و N و O وما إلى ذلك مع ذرات رابطة مزدوجة (يتم تمييز ذرات sp 2 باللون الأحمر):

H2 ج=ج H2 ، H2 ج=جالموارد البشرية ، R2 ج=نص ، ص- ن=ن-R ، R2 ج=ا، ص- ن=ا,

وكذلك الكاتيونات من النوع

R3 ج+ والجذور الحرة R 3 ج · .

جزيء متعدد الذرات مع ظهور مدارات متطابقة ، مكافئة في خصائصها.

موسوعي يوتيوب

1 / 3

✪ تهجين مدارات الإلكترون

✪ علم الخلايا. المحاضرة 46

✪ التهجين. الجزيئات القطبية وغير القطبية. التحضير الذاتي لامتحان الدولة الموحدة و TsT في الكيمياء

ترجمات

مفهوم التهجين

مفهوم تهجين المدارات الذرية التكافؤاقترحه الكيميائي الأمريكي لينوس بولينج للإجابة على السؤال: لماذا ، إذا كانت الذرة المركزية لها مدارات تكافؤ مختلفة (s ، p ، d) ، فإن الروابط التي تكونت بواسطتها في جزيئات متعددة الذرات لها نفس الروابط الترابطية تكون متكافئة في طاقتها وخصائصها المكانية .

أفكار حول التهجين تحتل مكانة مركزية في طريقة روابط التكافؤ. التهجين بحد ذاته ليس عملية فيزيائية حقيقية ، ولكنه مجرد نموذج مناسب يجعل من الممكن شرح التركيب الإلكتروني للجزيئات ، على وجه الخصوص ، التعديلات الافتراضية للمدارات الذرية أثناء تكوين رابطة كيميائية تساهمية ، على وجه الخصوص ، محاذاة الأطوال الروابط الكيميائية وزوايا الرابطة في الجزيء.

تم تطبيق مفهوم التهجين بنجاح على الوصف النوعي للجزيئات البسيطة ، ولكن تم توسيعه لاحقًا ليشمل جزيئات أكثر تعقيدًا. على عكس نظرية المدارات الجزيئية ، فهي ليست كمية بشكل صارم ، على سبيل المثال ، فهي غير قادرة على التنبؤ بأطياف الإلكترون الضوئية حتى لجزيئات بسيطة مثل الماء. حاليًا ، يتم استخدامه بشكل أساسي للأغراض المنهجية وفي الكيمياء العضوية التركيبية.

انعكس هذا المبدأ في نظرية جيلسبي نيهولم عن تنافر أزواج الإلكترونات ، والتي صيغت أول وأهم قاعدة لها على النحو التالي:

"تتخذ الأزواج الإلكترونية مثل هذا الترتيب على غلاف التكافؤ للذرة ، حيث يتم إزالتها إلى أقصى حد من بعضها البعض ، أي تتصرف أزواج الإلكترون كما لو كانت تتنافر".

القاعدة الثانية كانت ذلك "تعتبر جميع أزواج الإلكترونات المدرجة في غلاف إلكترون التكافؤ موجودة على نفس المسافة من النواة".

أنواع التهجين

س التهجين

يحدث عند خلط واحد s- وواحد p-orbitals. يتشكل مداريان ذريان sp مكافئان ، يقعان خطيًا بزاوية 180 درجة ويتم توجيههما في اتجاهات مختلفة من نواة الذرة المركزية. توجد المدارات p غير الهجينة المتبقية في مستويات متعامدة بشكل متبادل وتشارك في تكوين روابط π ، أو تشغلها أزواج وحيدة من الإلكترونات.

س 2 - التهجين

يحدث عند خلط واحد s- واثنين من المدارات p. تتكون ثلاثة مدارات هجينة من محاور تقع في نفس المستوى وتوجه إلى رؤوس المثلث بزاوية 120 درجة. المدار الذري p غير الهجين عمودي على المستوى ، وكقاعدة عامة ، يشارك في تكوين روابط π

س 3 - التهجين

يحدث عندما يتم خلط مدارات واحدة s- وثلاثة مدارات p ، مكونة أربعة مدارات هجينة sp 3 لها شكل وطاقة متساويان.

يتم توجيه محاور المدارات sp 3-hybrid إلى رؤوس رباعي الوجوه ، بينما تقع نواة الذرة المركزية في مركز الكرة الموصوفة لهذا رباعي الوجوه. الزاوية بين أي محورين تساوي تقريبًا 109 ° 28 "، وهو ما يتوافق مع أقل طاقة تنافر للإلكترون. أيضًا ، يمكن أن تشكل المدارات sp 3 أربع روابط σ مع ذرات أخرى أو مملوءة بأزواج وحيدة من الإلكترونات. هذه الحالة هي نموذجي لذرات الكربون في الهيدروكربونات المشبعة ، وبالتالي في جذور الألكيل ومشتقاتها.

التهجين والهندسة الجزيئية

يكمن مفهوم تهجين المدارات الذرية في أساس نظرية تنافر أزواج الإلكترونات التي وضعها جيلسبي نيهولم. يتوافق كل نوع من التهجين مع اتجاه مكاني محدد بدقة للمدارات الهجينة للذرة المركزية ، مما يسمح باستخدامه كأساس للمفاهيم الفراغية الكيميائية في الكيمياء غير العضوية.

يوضح الجدول أمثلة على التطابق بين أكثر أنواع التهجين شيوعًا والهيكل الهندسي للجزيئات ، على افتراض أن جميع المدارات الهجينة تشارك في تكوين روابط كيميائية (لا توجد أزواج إلكترونية غير مشتركة).

نوع التهجين	رقم مدارات هجينة	الهندسة	بنية	أمثلة
ص	2	خطي		BeF 2 ، CO 2 ، NO 2 +
sp 2	3	الثلاثي		BF 3 ، NO 3 - ، CO 3 2-
sp 3, د 3 ق	4	رباعي السطوح		CH 4 ، ClO 4 - ، SO 4 2- ، NH 4 +
dsp2	4	مربع مسطح		(2-) 2-
sp 3 د	5	سداسي السطوح

التهجين المداري الذري هو عملية فهم كيفية تغيير الذرات لمداراتها عندما تشكل مركبات. إذن ، ما هو التهجين ، وما أنواعه الموجودة؟

الخصائص العامة لتهجين المدارات الذرية

التهجين المداري الذري هو عملية يتم فيها خلط مدارات مختلفة للذرة المركزية ، مما يؤدي إلى تكوين مدارات من نفس الخصائص.

يحدث التهجين أثناء تكوين رابطة تساهمية.

المدار الهجين له شكل علامة اللانهاية أو شكل مقلوب غير متماثل ثمانية ، ممتد بعيدًا عن النواة الذرية. يتسبب هذا الشكل في تداخل أقوى بين المدارات الهجينة مع مدارات (نقية أو هجينة) للذرات الأخرى مقارنةً بالمدارات الذرية النقية ويؤدي إلى تكوين روابط تساهمية أقوى.

أرز. 1. مظهر مداري هجين.

لأول مرة ، طرح العالم الأمريكي L. Pauling فكرة تهجين المدارات الذرية. كان يعتقد أن الذرة التي تدخل في رابطة كيميائية لها مدارات ذرية مختلفة (s- ، p- ، d- ، f- مدارات) ، ثم يحدث تهجين لهذه المدارات نتيجة لذلك. جوهر العملية هو أن المدارات الذرية المكافئة لبعضها البعض تتشكل من مدارات مختلفة.

أنواع تهجين المدارات الذرية

هناك عدة أنواع من التهجين:

• . يحدث هذا النوع من التهجين عند مزيج مداري s واحد وآخر p مداري. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل اثنين من المدارات sp كاملة. تقع هذه المدارات في النواة الذرية بحيث تكون الزاوية بينهما 180 درجة.

أرز. 2. س تهجين.

• تهجين sp2. يحدث هذا النوع من التهجين عندما يختلط أحد المدارات s واثنين من المدارات p. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل ثلاثة مدارات هجينة ، تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة لبعضها البعض.
• . يحدث هذا النوع من التهجين عندما يختلط أحد المدارات s وثلاثة مدارات p. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل أربعة مدارات كاملة من sp3. يتم توجيه هذه المدارات إلى الجزء العلوي من رباعي الوجوه وتقع بزاوية 109.28 درجة لبعضها البعض.

تهجين sp3 هو سمة للعديد من العناصر ، على سبيل المثال ، ذرة الكربون ومواد المجموعة IVA الأخرى (CH 4 ، SiH 4 ، SiF 4 ، GeH 4 ، إلخ.)

أرز. 3. sp3 التهجين.

من الممكن أيضًا أن تكون أنواع التهجين الأكثر تعقيدًا التي تنطوي على مدارات d للذرات.

ماذا تعلمنا؟

التهجين هو عملية كيميائية معقدة عندما تشكل المدارات المختلفة للذرة نفس المدارات الهجينة (المكافئة). كان أول من طرح نظرية التهجين الأمريكي L.Pauling. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التهجين: تهجين sp ، تهجين sp2 ، تهجين sp3. هناك أيضًا أنواع أكثر تعقيدًا من التهجين التي تتضمن مدارات d.

اختبار الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.1 مجموع التصنيفات المستلمة: 315.