محمد الأمين الجمعة فبراير 25, 2011 7:36 pmالتهجيــــن
تعريـف التهجيــن
هو عملية خلط أو دمج ( تداخل ) اوربيتالات الذرة الواحدة المتقاربة مع بعضها في الطاقة لينتج عدد من الأوربيتالات المهجنة مساوية لعدد الأوربيتالات النقية التي دخلت في عملية التهجين
ملاحظات
-تحدث عملية التهجين في اوربيتالات نفس الذرة بعد إثارة الإلكترونات
* يتم التهجين بين الأوربيتالات المتقاربة في الطاقة مع بعضها مثل:-( 2S,2P- 4S,4P - 3d,4P)
*يختلف شكل الأوربيتال المهجن عن شكل الأوربيتال النقي
*عدد الأوربيتالات المهجنة يساوى عدد الأوربيتالات النقية الداخلة في عملية التهجين
*يشتق أسم الأوربيتال المهجن من أسماء وعدد الأوربيتالات النقية الداخلة في عملية التهجين
*الأوربيتالات المهجنة تكون متكافئة ومتساوية في الطاقة
*قدرة الأوربيتالات المهجنة على التداخل اكبر من قدرة الأوربيتالات النقية
الأوربيتالات المهجنة :
عبارة عن إلكترونات مفرد يتباعد كل منها عن الآخر لأقصى درجة ممكنة لتقليل قوة التنافر
علل قدرة الأوربيتالات المهجنة على التداخل أكبر من قدرة الأوربيتالات النقية
لأن الأوربيتالات المهجنة أكثر بروزا من الأوربيتالات النقية
أنـــواع التهجيــن
S مع S SP1 SP2 SP3
الأوربيتالات الداخلة في التهجين
S معS -اوربيتال من S مع اوربيتال منP0
S + P 2SP1
تداخل اوربيتال واحد من S و اوربيتالين من P
S+P 2SP1 تداخل اوربيتال من Sمع ثلاث اوربيتالات من P
S+ 3P 4SP3
الأوربيتالات الناتجة من التهجين ينتج ترابط من النوع سيجما -ينتج أوربيتا لين مهجنين كل منهم اسمه SP1 ينتج ثلاث اوربيتالات مهجنة كل منها يسمى SP2 -ينتج أربعة اوربيتالات كل منهم يسمى SP3
- الزاوية بين الأوربيتالات 180 درجة 120 درجة 28و109 درجة
شكل ذرة الكربون المهجنة
خط مستقيم
مثلث مستوى
هرم رباعي الاوجة
تركيب جـــزئ الميثان في ضـوء نظريـة رابطـة التكافـؤ
-يتكون الميثان من أربع ذرات هيدروجين وذرة كربون واحدة] 2H2+C CH4 [
-من خلال التوزيع الإلكتروني لذرة الكربون ( 1S2,2S2,2P1x,2P1y,2P0z ) نجد إنها تحتوى على 2 إلكترون مفردين في المستوى الفرعي 2P
-عندما تكتسب الذرة كمية من الطاقة تصبح في الحالة المثارة وينتقل أحد الإلكترونات من المستوى الفرعي 2S إلى المستوى الفرعي 2P بذلك تحتوى ذرة الكربون المثارة على أربعة إلكترونات مفردة ويصبح التركيب 1S2,2S1,2P1x,2P1y,2P1z
-الإلكترونات المفردة الأربعة توجد في اوربيتالات غير متكافئة في الطاقة حيث يوجد إلكترون مفرد في المستوى الفرعي 2S وثلاث إلكترونات مفردة في المستوى الفرعي 2P
-لكي تكون الأوربيتالات الأربعة متكافئة في الطاقة يحدث عملية خلط أو دمج بين
اوربيتال المستوى الفرعي 2S مع ثلاث اوربيتالات من المستوى الفرعي 2P وينتج أربعة اوربيتالات مهجنة يسمى كل منهم SP3 S + 3P → 4 SP3
شكل ذرة الكربون : هرم رباعي الأوجه
الزاويــــــة : 28 و109 درجة
ذرة كربون فى الحالة العادية ذرة كربون فى الحالة المثارة ذرة كربون فى الحالة المهجنة المدارات المهجنة الشكل فى الفراغ
*الروابط في الميثان
-ترتبط الأربع إلكترونات المفردة الموجودة في الأربع اوربيتالات SP3 المهجنة لذرة الكربون المركزية مع الأربع إلكترونات المفردة الموجودة في
الأربع مستويات 1S للأربع ذرات هيدروجين
ويتكون جزيء الميثان
• الروابط في الميثان
سيجما من النوع ( S,SP3)
علل الروابط الأربعة في جزئ الميثان متكافئة
لأنها تتكون نتيجة ترابط الإلكترونات الأربعة المفردة الموجودة في الأوربيتالات المهجنة في ذرة الكربون ( تهجين SP3 ) والإلكترونات الأربعة المفردة في المستوى الفرعي 1S للأربع ذرات هيدروجين أي يكون لها نفس المنشأ
علل الروابط بين الاوربيتالات ( الإلكترونات المفردة ) فى جزيء الميثان 28و109
لتقليل قوة التنافر بين الإلكترونات المفردة ( الاوربيتالات المهجنة )
نظريـة الأوربيتالات الجزيئية
تعريف نظرية الأوربيتالات الجزيئية
اعتبرت أن الجزيء عبارة عن وحدة واحدة أو ذرة واحدة كبيرة متعددة الأنوية يحدث فيها تداخل بين الأوربيتالات الذرية لتكوين الأوربيتالات الجزيئية
ملحـــوظة
الأوربيتالات الذرية مثل ( S,P,d,F )
الأوربيتالات الجزيئية مثل ( باى و سيجما وستار )
اعتبر التهجين أن الاوربيتالات المهجنة عبارة عن إلكترون سالب مفرد
قارن بين الرابطة باى والرابطة سيجما
الــــرابطة سيجما الـــــرابطة بـــــــاى
الرمز σ π
التكوين تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع الأوربيتالات المهجنة أو الأوربيتالات المهجنة مع بعضها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع بعضها
طريق التداخل يتم التداخل بين الأوربيتالات بالرأس يتم التداخل بين الأوربيتالات بالجنب
الأوربيتالات المتداخلة تكون الأوربيتالات المتداخلة على خط واحد تكون الأوربيتالات المتداخلة متوازية
مثل -SP2 معS أو SP2 مع SP2 -S× SP3 أو S× SP1 Pz- مع Pz فى جزئ الإيثيلين -Py,Py و Pz,Pz في الأسيتيلين
الشكل
الكثافة الإلكترونية -كبيرة
رابطة قوية يصعب كسرها -قليلة
رابطة ضعيفة يسهل كسرها
علل الرابطة سيجما أقوى من الرابطة باى
- الرابطة باى ضعيفة لأنها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية المتوازية بالجنب والكثافة الإلكترونية حولها قليلة
-الرابطة سيجما قوية لأنها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع بعضها بالرأس والكثافة الإلكترونية حولها كبيرة
التهجيـن في الإيثيليـن
-يتكون الإيثيلين من أربع ذرات هيدروجين وذرتين كربون ( C2H4) 4H +2 C C2H4
-من خلال التوزيع الإلكتروني لذرة الكربون ( 1S2,2S2,2P1x,2P1y,2P0z ) نجد إنها تحتوى على 2 إلكترون مفردين في المستوى الفرعي 2P
-عندما تكتسب الذرة كمية من الطاقة تصبح في الحالة المثارة وينتقل أحد الإلكترونات من المستوى الفرعي 2S إلى المستوى الفرعي 2P بذلك تحتوى ذرة الكربون المثارة على أربعة إلكترونات مفرد ويصبح التركيب الإلكتروني (1S2,2S1,2P1x,2P1y,2P1z)
-يحدث تهجين في كل من ذرتي الكربون بين أوربيتا لين من المستوى الفرعي 2P و اوربيتال من المستوى 2S وينتج ثلاث اوربيتالات مهجنة كل منهم يسمى 3SP2 1S + 2P 3SP2
-تبتعد الأوربيتالات المهجنة عن بعضها لتكون الزاوية 120 درجة للتغلب على قوة التنافر
-يكون شكل ذرة الكربون بعد التهجين مثلث مستوى
*الأوربيتال 2Pz لم يدخل في عملية التهجين( وبه إلكترون ) هذا الأوربيتال يكون عمودي على المستوى الذي يمر بالثلاث اوربيتالات المهجنة
ذرة كربون فى الحالة العادية ذرة كربون فى الحالة المثارة ذرة كربون فى الحالة المهجنة المدارات المهجنة الشكل فى الفراغ
الروابط في الإيثيلين
- بعد التهجين يحدث تداخل بين أربعة ذرات هيدروجين وذرتي الكربون لتكوين الروابط الآتية :-
-روابط من النوع سيجما وتنشأ من التداخل بالرأس وهى :-
أ-أربعة روابط من النوع S-SP2 تنشأ بين
أ-الأوربيتال الأول SP2 لكل ذرة كربون مع الأوربيتال
1S لذرتين الهيدروجين وتتكون رابطتين من النوع C-H
ب-الأوربيتال الثاني SP2 لكل ذرة كربون مع الأوربيتال 1S
لذرتين الهيدروجين الأخر تين وتتكون رابطتين من النوع C-H
جـ- رابطة من النوع SP2-SP2 وتنشأ بين الأوربيتال الثالث SP2 لذرة الكربون
الأولى مع الأوربيتال الثالث SP2 لذرة الكربون الثانية وتتكون الرابطة من النوع SP2SP2
- روابط من النوع باى وتنشا من التداخل بالجنب
- حيث تقترب ذرتي الكربون من بعضهم حيث يتداخل الأوربيتال Pz في كل منهم والتي لم يدخل في عملية التهجين ليتكون رابطة من النوع C-C هذه الرابطة تكون سحابة إلكترونية أعلى واسفل الرابطة سيجما
تعريـف التهجيــن
هو عملية خلط أو دمج ( تداخل ) اوربيتالات الذرة الواحدة المتقاربة مع بعضها في الطاقة لينتج عدد من الأوربيتالات المهجنة مساوية لعدد الأوربيتالات النقية التي دخلت في عملية التهجين
ملاحظات
-تحدث عملية التهجين في اوربيتالات نفس الذرة بعد إثارة الإلكترونات
* يتم التهجين بين الأوربيتالات المتقاربة في الطاقة مع بعضها مثل:-( 2S,2P- 4S,4P - 3d,4P)
*يختلف شكل الأوربيتال المهجن عن شكل الأوربيتال النقي
*عدد الأوربيتالات المهجنة يساوى عدد الأوربيتالات النقية الداخلة في عملية التهجين
*يشتق أسم الأوربيتال المهجن من أسماء وعدد الأوربيتالات النقية الداخلة في عملية التهجين
*الأوربيتالات المهجنة تكون متكافئة ومتساوية في الطاقة
*قدرة الأوربيتالات المهجنة على التداخل اكبر من قدرة الأوربيتالات النقية
الأوربيتالات المهجنة :
عبارة عن إلكترونات مفرد يتباعد كل منها عن الآخر لأقصى درجة ممكنة لتقليل قوة التنافر
علل قدرة الأوربيتالات المهجنة على التداخل أكبر من قدرة الأوربيتالات النقية
لأن الأوربيتالات المهجنة أكثر بروزا من الأوربيتالات النقية
أنـــواع التهجيــن
S مع S SP1 SP2 SP3
الأوربيتالات الداخلة في التهجين
S معS -اوربيتال من S مع اوربيتال منP0
S + P 2SP1
تداخل اوربيتال واحد من S و اوربيتالين من P
S+P 2SP1 تداخل اوربيتال من Sمع ثلاث اوربيتالات من P
S+ 3P 4SP3
الأوربيتالات الناتجة من التهجين ينتج ترابط من النوع سيجما -ينتج أوربيتا لين مهجنين كل منهم اسمه SP1 ينتج ثلاث اوربيتالات مهجنة كل منها يسمى SP2 -ينتج أربعة اوربيتالات كل منهم يسمى SP3
- الزاوية بين الأوربيتالات 180 درجة 120 درجة 28و109 درجة
شكل ذرة الكربون المهجنة
خط مستقيم
مثلث مستوى
هرم رباعي الاوجة
تركيب جـــزئ الميثان في ضـوء نظريـة رابطـة التكافـؤ
-يتكون الميثان من أربع ذرات هيدروجين وذرة كربون واحدة] 2H2+C CH4 [
-من خلال التوزيع الإلكتروني لذرة الكربون ( 1S2,2S2,2P1x,2P1y,2P0z ) نجد إنها تحتوى على 2 إلكترون مفردين في المستوى الفرعي 2P
-عندما تكتسب الذرة كمية من الطاقة تصبح في الحالة المثارة وينتقل أحد الإلكترونات من المستوى الفرعي 2S إلى المستوى الفرعي 2P بذلك تحتوى ذرة الكربون المثارة على أربعة إلكترونات مفردة ويصبح التركيب 1S2,2S1,2P1x,2P1y,2P1z
-الإلكترونات المفردة الأربعة توجد في اوربيتالات غير متكافئة في الطاقة حيث يوجد إلكترون مفرد في المستوى الفرعي 2S وثلاث إلكترونات مفردة في المستوى الفرعي 2P
-لكي تكون الأوربيتالات الأربعة متكافئة في الطاقة يحدث عملية خلط أو دمج بين
اوربيتال المستوى الفرعي 2S مع ثلاث اوربيتالات من المستوى الفرعي 2P وينتج أربعة اوربيتالات مهجنة يسمى كل منهم SP3 S + 3P → 4 SP3
شكل ذرة الكربون : هرم رباعي الأوجه
الزاويــــــة : 28 و109 درجة
ذرة كربون فى الحالة العادية ذرة كربون فى الحالة المثارة ذرة كربون فى الحالة المهجنة المدارات المهجنة الشكل فى الفراغ
*الروابط في الميثان
-ترتبط الأربع إلكترونات المفردة الموجودة في الأربع اوربيتالات SP3 المهجنة لذرة الكربون المركزية مع الأربع إلكترونات المفردة الموجودة في
الأربع مستويات 1S للأربع ذرات هيدروجين
ويتكون جزيء الميثان
• الروابط في الميثان
سيجما من النوع ( S,SP3)
علل الروابط الأربعة في جزئ الميثان متكافئة
لأنها تتكون نتيجة ترابط الإلكترونات الأربعة المفردة الموجودة في الأوربيتالات المهجنة في ذرة الكربون ( تهجين SP3 ) والإلكترونات الأربعة المفردة في المستوى الفرعي 1S للأربع ذرات هيدروجين أي يكون لها نفس المنشأ
علل الروابط بين الاوربيتالات ( الإلكترونات المفردة ) فى جزيء الميثان 28و109
لتقليل قوة التنافر بين الإلكترونات المفردة ( الاوربيتالات المهجنة )
نظريـة الأوربيتالات الجزيئية
تعريف نظرية الأوربيتالات الجزيئية
اعتبرت أن الجزيء عبارة عن وحدة واحدة أو ذرة واحدة كبيرة متعددة الأنوية يحدث فيها تداخل بين الأوربيتالات الذرية لتكوين الأوربيتالات الجزيئية
ملحـــوظة
الأوربيتالات الذرية مثل ( S,P,d,F )
الأوربيتالات الجزيئية مثل ( باى و سيجما وستار )
اعتبر التهجين أن الاوربيتالات المهجنة عبارة عن إلكترون سالب مفرد
قارن بين الرابطة باى والرابطة سيجما
الــــرابطة سيجما الـــــرابطة بـــــــاى
الرمز σ π
التكوين تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع الأوربيتالات المهجنة أو الأوربيتالات المهجنة مع بعضها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع بعضها
طريق التداخل يتم التداخل بين الأوربيتالات بالرأس يتم التداخل بين الأوربيتالات بالجنب
الأوربيتالات المتداخلة تكون الأوربيتالات المتداخلة على خط واحد تكون الأوربيتالات المتداخلة متوازية
مثل -SP2 معS أو SP2 مع SP2 -S× SP3 أو S× SP1 Pz- مع Pz فى جزئ الإيثيلين -Py,Py و Pz,Pz في الأسيتيلين
الشكل
الكثافة الإلكترونية -كبيرة
رابطة قوية يصعب كسرها -قليلة
رابطة ضعيفة يسهل كسرها
علل الرابطة سيجما أقوى من الرابطة باى
- الرابطة باى ضعيفة لأنها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية المتوازية بالجنب والكثافة الإلكترونية حولها قليلة
-الرابطة سيجما قوية لأنها تنشا من تداخل الأوربيتالات الذرية مع بعضها بالرأس والكثافة الإلكترونية حولها كبيرة
التهجيـن في الإيثيليـن
-يتكون الإيثيلين من أربع ذرات هيدروجين وذرتين كربون ( C2H4) 4H +2 C C2H4
-من خلال التوزيع الإلكتروني لذرة الكربون ( 1S2,2S2,2P1x,2P1y,2P0z ) نجد إنها تحتوى على 2 إلكترون مفردين في المستوى الفرعي 2P
-عندما تكتسب الذرة كمية من الطاقة تصبح في الحالة المثارة وينتقل أحد الإلكترونات من المستوى الفرعي 2S إلى المستوى الفرعي 2P بذلك تحتوى ذرة الكربون المثارة على أربعة إلكترونات مفرد ويصبح التركيب الإلكتروني (1S2,2S1,2P1x,2P1y,2P1z)
-يحدث تهجين في كل من ذرتي الكربون بين أوربيتا لين من المستوى الفرعي 2P و اوربيتال من المستوى 2S وينتج ثلاث اوربيتالات مهجنة كل منهم يسمى 3SP2 1S + 2P 3SP2
-تبتعد الأوربيتالات المهجنة عن بعضها لتكون الزاوية 120 درجة للتغلب على قوة التنافر
-يكون شكل ذرة الكربون بعد التهجين مثلث مستوى
*الأوربيتال 2Pz لم يدخل في عملية التهجين( وبه إلكترون ) هذا الأوربيتال يكون عمودي على المستوى الذي يمر بالثلاث اوربيتالات المهجنة
ذرة كربون فى الحالة العادية ذرة كربون فى الحالة المثارة ذرة كربون فى الحالة المهجنة المدارات المهجنة الشكل فى الفراغ
الروابط في الإيثيلين
- بعد التهجين يحدث تداخل بين أربعة ذرات هيدروجين وذرتي الكربون لتكوين الروابط الآتية :-
-روابط من النوع سيجما وتنشأ من التداخل بالرأس وهى :-
أ-أربعة روابط من النوع S-SP2 تنشأ بين
أ-الأوربيتال الأول SP2 لكل ذرة كربون مع الأوربيتال
1S لذرتين الهيدروجين وتتكون رابطتين من النوع C-H
ب-الأوربيتال الثاني SP2 لكل ذرة كربون مع الأوربيتال 1S
لذرتين الهيدروجين الأخر تين وتتكون رابطتين من النوع C-H
جـ- رابطة من النوع SP2-SP2 وتنشأ بين الأوربيتال الثالث SP2 لذرة الكربون
الأولى مع الأوربيتال الثالث SP2 لذرة الكربون الثانية وتتكون الرابطة من النوع SP2SP2
- روابط من النوع باى وتنشا من التداخل بالجنب
- حيث تقترب ذرتي الكربون من بعضهم حيث يتداخل الأوربيتال Pz في كل منهم والتي لم يدخل في عملية التهجين ليتكون رابطة من النوع C-C هذه الرابطة تكون سحابة إلكترونية أعلى واسفل الرابطة سيجما