التهجين و أشكال الجزيئات مارس 2015م

التهجين و أشكال الجزيئات أهداف اللقاء: يتوقع من المتدرب في نهاية اللقاء أن : يعرف مفهوم التهجين. يفسر الأنواع المختلفة للتهجين . يستنتج الأشكال الفراغية للمركبات و أفلاكها المهجنة . يطبق نظرية VSEPR، في رسم الأشكال الهندسية للمركبات. يطبق استراتيجيات التدريس المناسبة لموضوع التهجين.

الصورة هي لسنتور في سباق الوحوش في الأساطير اليونانية. خلط عدد من المدارات الذرية لتشكيل نفس العدد من المدارات الهجينة لشرح الروابط الكيميائية والأشكال والتراكيب الجزيئية هو بالأحرى أسطورة حديثة . في الصورة حيوان هجين : الرأس والذراعين والجذع من الانسان ، والجسم والساقين من الحصان.

نشاط 1- أ مستخدما الأدوات التي أمامك ، صمم شكلاً فراغياً لجزيء الميثان.

نشاط 1- ب هل يمكن بالاعتماد على معرفتك لمستويات الطاقة للالكترونات تفسير ذلك؟ 6C : 1s2 2s2 2p2 الترابط بافلاكs يختلف عن الترابط بافلاك .p اضافة الى ان الزوايا بين افلاك p الثلاثة 900

التهجين Hybridization المستوى الارضي 1s2 2s2 sp2 s px py pz انتقال الكترون ضمن المستوى الثاني 2s12p3 s px py pz التهجين في المستوى الثاني sp3 sp3 sp3 sp3 أربعة افلاك sp3 متساوية في الطول والطاقة تكون شكل هرم رباعي الاوجه منتظم .

نظريا : هل تتشابه الروابط الأربع ؟ فسر. عند إعادة توزيع الإلكترونات حول ذرة الكربون ، وذرات الهيدروجين : ما هي الأفلاك المتشابكة ؟ نظريا : هل تتشابه الروابط الأربع ؟ فسر. الأفلاك الأربعة ليست أفلاك ذرية بسيطة !! كيف ؟ ما هي الأفلاك المهجنة ؟ هي أفلاك ناتجة عن أفلاك ذرية بعضها متشابه و الآخر مختلف ، تندمج لتكون أفلاكاً لها خصائص اتجاهية مختلفة عن الأفلاك الذرية النقية التي تشكلت منها. الدالة الموجية للفلك p لها قيم عددية موجبة في بعض الأجزاء حول النواة و قيم سالبة في أجزاء أخرى ( سعة موجة الإلكترون يمكن أن تكون موجبة في بعض الأجزاء و سالبة في أجزاء أخرى).

كيف نحصل على أربعة افلاك متساوية في الشكل و الطاقة؟

An energy-level diagram showing the formation of four sp3 orbitals.

Let’s do some mixing لنبدأ بدمج الافلاك.

تهجين sp3

أفلاك sp3 الاربعة

تكوين افلاك sp3 المهجنة

Cross section of an sp3 orbital.

spالشكل الهندسي 3 شكل رباعي السطوح : إن كل جزيء بـ ( 5 ذرات ) أو ( 4 ذرات و زوج مفرد ، أو 3 ذرات وزوجين منفردين ،يؤدي إلى تهجين sp 3 هذا يعطي شكل هرمي مثلثي ، أو شكل منثني.

مثال : الميثان CH 4 رباعي الأوجه الصيغة التركيبية : 4+ 4(1) = 8 الكترونات يحتاج إلى 8+ 4( 2 ) = 16 الكترون ( 16 – 8 ) / 2 = 4 روابط إذا لدينا أربعة روابط مفردة ، تلبي حاجة جميع الذرات . ووجود 4 أزواج من الالكترونات سوف يدفع الذرات بعيداً و أبعد زاوية ممكنة هي ° 109.5 مثال : الميثان CH 4 رباعي الأوجه tetrahedral arrangement

نشاط 2 + أ- ما مقدار الزوايا في أيون NH4

نظرية رابطة التكافؤ و NH3 N – 1s22s22p3 2s 2px 2py 2pz 3 H – 1s1 إذا استخدمت أفلاك 2p الثلاثة يتوقع أن تكون الزوايا 900 X Y Z الزاوية الفعلية للرابطة H-N-H تبلغ 107.30 ما تفسير ذلك ؟

في حالة 3 أزواج مرتبطة وزوج منفرد: في حالة 3 أزواج مرتبطة وزوج منفرد: مازال الشكل رباعي السطوح ، رغم وجود 3 روابط فقط ، ويسمى هرمي مثلثي . السحابة الالكترونية للزوج المنفرد تكون منتشرة أكثر من سحابة الزوج الالكتروني الرابط. الكترونا الزوج المنفرد غير محصورين بين الذرتين. يضغط الكترونا الزوج المنفرد على أزواج الالكترونات الرابطة فتقل الزاوية عن 109.5إلى 107.5°.

المستوى 2 لذرة النيتروجين المستوى 2 لذرة النيتروجين 2s 2px 2py 2pz ترتيب المستوى 2 عند دمج 1s مع 3p والناتج اربعة افلاك مهجنة متكافئة في الشكل والطاقة. sp3 sp3 sp3 sp3 زوج غير رابط ثلاث مدارات رابطة تستقبل إلكترون من H

تهجين sp3 في ذرة النيتروجين

H-Pd in palladium hydride تتكون الرابطة سيجما ( σ ) من تداخل الأفلاك التالية s-s s-p s-d p-p p-d d-d H-H Li-H H-C H-N H-F H-Pd in palladium hydride C-C P-P S-S F-S in SF6 Fe-Fe

تهجين sp2

تهجين sp2 الشكل التالي يوضح مستويات الطاقة في تهجين sp2. لاحظ ان واحداً من افلاك p لم يتغير.

عندما يتم دمج فلك s مع اثنين من أفلاك p لتكوين ثلاثة أفلاك مهجنة هي sp2 يبقى فلك واحد من p عمودياً على السطح الذي يحتوي على الأفلاك المهجنة.

ثلاثة افلاك مهجنة sp2

تكوين رابطة سيجما ( σ ) و رابطة باي ( π ) تكوين رابطة سيجما ( σ ) و رابطة باي ( π )

(a) الافلاك التي استخدمت في تكوين روابط جزي الايثين. ( b ) بنية لويس لجزيء الايثين

تكون رابطة ∏ في جزيء الايثين

نشاط : ما عدد وأنواع الروابط المهجنة في الإيثين ؟

الروابط في الايثين

روابط سيجما في الإيثين لاحظ أن كل رابطة تتكون من زوج من الالكترونات تحتل منطقة بين الذرتين مباشرة.

الروابط في جزي الإيثين رابطة سيجما σمركزها على المستوى الذي توجد فيه انوية الذرات . رابطة باي π تحتل الحيز فوق وتحت السطح الذي تتواجد فيه أنوية الذرات .

تهجين sp

الشكل يوضح مستويات الطاقة عند تكوين أفلاك تهجين sp في ذرة الكربون. تهجين sp لذرة الكربون في CO2 أفلاك ذرة الكربون الحرة

Copyright©2000 by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.

عندما يتهجن فلك واحد من s مع فلك واحد من p ينتج فلكان منsp وتكون الزاوية بينهما 180 درجة.

فلكا تهجين sp في ذرة الكربون.

الترابط في الإيثاين رابطة σ رابطة ∏

الترابط في الإيثاين رابطة ∏

8 O 1s22s22p4 يكون تهجين sp2 للافلاك حول ذرة الاكسجين لتتمكن بدورها من تكوين ثاني اكسيد الكربون.

الافلاك المهجنة في جزيء ثاني اكسيد الكربون The hybrid orbitals in the CO2 molecule.

الشكل ( a ) الروابط في جزئء ثاني اكسيد الكربون الشكل ( a ) الروابط في جزئء ثاني اكسيد الكربون. لاحظ ان كل رابطة مزدوجة هي عبارة عن رابطة سيجما و الاخرى رابطة باي. الشكل ( b ) بنية لويس .

( a) تهجين sp في ذرة النيتروجين ( a) تهجين sp في ذرة النيتروجين. ( b) رابطة سيجما ( c ) رابطتي باي (d ) جميع الروابط في جزيء النتيتروجين . (a) An sp hybridized nitrogen atom. (b) The s bond in the N2 molecule. (c) The two p bonds in N2 are formed when electron pairs are shared between two sets of parallel p orbitals. (d) The total bonding picture for N2.

Sigma (s) and Pi Bonds (p) المكونات نوع الرابطة سيجما (s ) أحادية 1سيجما (s ) و1 باي (p) ثنائية 1 سيجما (s ) و 2 باي (p) ثلاثية

نشاط : ما عدد روابط سيجما و باي في جزيء الخل CH3COOH؟ 10.5

C H O s bonds = 6 + 1 = 7 p bonds = 1

هل يمكن لذرة ان تكون اكثر من اربع روابط؟ لنتذكر الجزيئات PCl5, SF6 ............. الخ فلك s و افلاك p الثلاثة لا تكون إلا أربعة روابط!!!! ماذا لو أدخلت افلاك d في تكوين الروابط.

قم بتهجين 1s و 3p فلك واحد من 3d s p p p d d d d d قم بتهجين 1s و 3p فلك واحد من 3d النتيجة 5أفلاك هي ( dsp3 ) 1 2 3 4 5 dsp3 dsp3 dsp3 dsp3 dsp3

ذرة الفسفور dsp3 dsp3 dsp3 dsp3 dsp3

خمسة أفلاك من dsp3 في ذرة الفسفور. لاحظ ان الشكل الناتج هرمي ثلاثي ثنائي. لكل فلك من أفلاك dsp3عقدة صغيرة غير موجودة في الشكل.

نشاط : هل يمكن لذرة النيتروجين أن تكون تهجين dsp3؟

الأفلاك المستخدمة في تكوين روابط PCl5. استخدم الفسفور خمسة أفلاك dsp3 بينما استخدمت ذرة الكلور تهجين sp3 لتكوين هذه الروابط ولكل ذرة ثلاثة ازواج غير رابطة.

كيف تكون ست أفلاك مهجنة ؟ s p p p d d d d d قم بدمج فلك s وثلاثة أفلاك p واثنين من أفلاك d. النتيجة 6 أفلاك من d2sp3 1 2 3 4 5 6 d2sp3 ds2p3 d2sp3 d2sp3 d2sp3 d2sp3

Sulfur hexafluoride SF6 

التهجين في المركبات التناسقية عدد التناسق : 2 NH3 NH3 + Ag[(NH3)2] sp 5 p الشكل :خطي + Ag 5 s 5 p 5 s 5 p Ag

عدد التناسق : 4 الشكل : رباعي ، إذا لم تشترك أفلاكd ويكون التهجين sp3 الشكل : مربع، تشترك أفلاكd ويكون التهجين dsp2

هل له خواص بارمغناطيسية ؟ الشكل :رباعي ، عدد التناسق : 4 [Ni(NH3)4] 2- هل له خواص بارمغناطيسية ؟ الشكل :رباعي ، NH3 NH3 NH3 [Ni(NH3)4] 2- NH3 sp 3 3d Ni 2+ 4 s 4 p 3d 4 s 4 p 28Ni 3d

هل له خواص بارمغناطيسية ؟ 2- [Ni(CN)4] عدد التناسق : 4 الشكل :مربع هل له خواص بارمغناطيسية ؟ 2- CN CN CN CN [Ni(CN)4] 3d dsp 2 4p Ni 2+ 4 s 4 p 3d 4 s 4 p 28Ni 3d

نشاط :الترتيب الإلكتروني لذرة Pt توقع نوع التهجين للأيون Pt(II)في ]2- [PtCl4 علماً بأنه دايامغناطيسية ؟

 Tetrachlorplatinum (II) ion الشكل :مربع

الشكل :ثماني عدد التناسق : 6 ويوجد نوعان من المركبات التناسقية له : 1- مركبات داخلية : التهجين d2sp3حيث تشترك أفلاكd الداخلية ( الأقل طاقة من s التي تليها ) 2- مركبات خارجية : التهجين sp3d2حيث تشترك أفلاكd الخارجية ( الأعلى طاقة من p) لنناقش مثالين لأيونات الحديد :

Splitting of the d sub-shell in octahedral coordination blue = ligand donor atom orbitals the egset the t2g set z z z y y y x x x dyz dz2 dx2-y2 the two orbitals of the eg set lie along the Cartesian coordinates, and so are adjacent to the donor atoms of the ligands, which raises the eg set in energy the three orbitals of the t2g set lie between the ligand donor-atoms (only dyz shown)

نشاط : لأيون الحديد(III) الترتيب التالي: 4 s 4 p 3d Fe 3+ ويكون مع 6 مرتبطات من CNأيوناً داخلياً ، أجب عما يلي : - 1- ما الأفلاك المشتركة في التهجين ؟ 2- ما نوع المركب : بارا أم دايا مغناطيسي ؟

hexamminecobalt(III),

العلاقة بين عدد الأفلاك المشتركة في التهجين و الترتيب الفراغي والشكل الناتج عن التهجين.

Concept Map

هل الأفلاك المهجنة حقيقة

ethylene بديل عن التهجين نموذج الرابطة المنحني An alternative to hybrids: the Bent-Bond model ethylene

cyclopropane