Back to chapter

10.7:

تهجين المدارات الذرّية II

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Hybridization of Atomic Orbitals II

Languages

Share

ثلاثي الهرم،ثماني السطوح،الأشكال الجزيئية الأخرى،يمكن أن تكون أوضح بافتراض مشاركة مدارات 3d في عملية التهجين. جزيء الفوسفور خماسي كلوريد له شكل مثلث ثنائي الهرمي،ويحتوي على 5 إلكترونات تكافؤ. يستخدم الفوسفور المدار 3s،المدارات الثلاثة 3p،وواحد من مدارات 3d لتشكيل خمسة مدارات هجينة sp3d و التي تشارك في روابط الفوسفور الكلور.يحتوي سداسي فلوريد الكبريت على هيكل ثماني السطوح ويحتوي على 6 إلكترونات تكافؤ. المدار 3s،المدارات الثلاثة 3p،واثنان من مدارات 3d على الكبريت،تشكل ستة مدارات هجينة sp3d2 متكافئة. تشكل هذه المدارات الستة sp3d2 بنية ثمانية السطوح حول الكبريت والمشاركة في تكوين الكبريت الفلور سندات.مفهوم التهجين أيضا يقدم تفسيرا لتكوين روابط متعددة. التداخل الجانبي لمدارين p يؤدي إلى إنشاء رابطة pi. ومع ذلك،لا يمكن تشكيل رابطة pi إلا في الروابط الثنائية والثلاثية عندما تكون روابط سيجما بالفعل موجودة بين ذرتين.لأن رابطة pi موجودة على جوانب متقابلة من المحور الجزيئي الداخلي،روابط pi غير قادر على الدوران حول هذا المحور. في جزيء الإيثين،كلا ذرتي الكربون تعرض تهجين sp2. خلط مدار واحد s ومدارين p من ذرة كربون،تنتج ثلاثة مدارات هجينة sp2 متطابقة،ويبقى مدار واحد غير مهجن.تتكون رابطة سيغما الكربون-الكربون من تداخل اثنين المدارات الهجينة sp2،واحدة على كل ذرة كربون. تتشكل رابطة سيغما،بين الكربون-الهيدروجين،على كل ذرة كربون عن طريق تداخل اثنين من مدارات sp2 الهجينة مع مدار 1s على ذرة الهيدروجين. وهكذا،تتشكل خمس روابط سيجما في جزيء الإيثين.المدارات غير المهجنة 2p على الكربون تتداخل جوانبها مع بعضها البعض لإنتاج رابطة pi. جميع الذرات الست تقع في نفس المستوى،وبالتالي يمكن أن تتداخل مدارات 2p بشكل فعال. وهكذا،تتكون الرابطة المزدوجة في الإيثين من رابطة سيجما واحدة و رابطة pi واحدة.الروابط الثلاثية والهندسة الخطية للإيثين يمكن تفسيره باستخدام تهجين sp. المدارات 2s و 2 p لكل من ذرتي الكربون تخضع للتهجين لإنتاج اثنين من مدارات sp لكلٍمنها،ويبقى مداران p غير مهجنين. أحد مداري sp يشكل رابطة سيجما مع ذرة الكربون الأخرى،بينما مدار sp المتبقي،يشكل رابطة سيجما مع ذرة الهيدروجين.المدارات 2p غير المهجنة متعامدة،ومتقاطعة،عند المحور الرئيسي للمدارات الهجينة sp. تتداخل مدارات 2p بشكل جانبي مع مدارات 2p لذرة الكربون الآخري،لينتج رابطتين pi ثنائية. لذلك،الرابطة الثلاثية في إيثين تتكون من رابطة سيجما واحدة واثنين من روابط pi بين ذرتي الكربون.

10.7:

تهجين المدارات الذرّية II

sp3d و sp3d 2 تهجين

لوصف مدارات الترابط الخمسة في ترتيب ثلاثي الزوايا ثنائي الهرمي، يجب أن نستخدم خمسة من المدارات الذرية لغلاف التكافؤ (المدارات s ، والمدارات p الثلاثة، و أحد المدارات d) ، والتي تعطي خمسة sp3d مدارات هجينة. مع ترتيب ثماني السطوح لستة مدارات هجينة، يجب أن نستخدم ستة مدارات ذرية لغلائف التكافؤ (المدارات s، والمدارات p الثلاثة، واثنتان من d المدارات في غلاف التكافؤ)، والذي يعطي ستة sp3d&nbsp2 المدارات الهجينة. هذه التهجين ممكنة فقط للذرات التي تحتوي على مدارات d في أغلفة التكافؤ الفرعية (أي ليست تلك الموجودة في الفترة الأولى أو الثانية).

في جزيء خماسي كلوريد الفوسفور ، PCl5 ، توجد خمسة روابط P–Cl (وبالتالي خمسة أزواج من إلكترونات التكافؤ حول ذرة الفوسفور) موجهة نحو زوايا مثلث ثنائي الهرم. نستخدم المدار 3s، والمدارات الثلاثة p الثلاثة، وواحد من المدارات 3d لتشكيل المجموعة المكونة من خمسة sp3 d مدارات هجينة تشارك في روابط P–Cl. الذرات الأخرى التي تظهر sp3d تهجين تشمل ذرة الكبريت في SF4 وذرات الكلور في ClF 3 وفي ClF4+

ذرة الكبريت في سادس فلوريد الكبريت، SF6، تعرض تهجيناً sp3d 2. يحتوي جزيء سداسي فلوريد الكبريت على ستة أزواج من الإلكترونات المترابطة تربط ست ذرات فلور بذرة كبريت واحدة. لا توجد أزواج وحيدة من الإلكترونات في الذرة المركزية. لربط ست ذرات فلور ، تشكل المدارات 3s، والمدارات الثلاثة 3p، واثنتان من المدارات 3 d ستة مكافئات sp3d 2 لمدارات هجينة، كل منها موجه نحو زاوية مختلفة من المجسم الثماني. الذرات الأخرى التي تظهر تهجيناً sp3d 2 تشمل ذرة الفوسفور في PCl6، ذرة اليود في المركب البين هالوجيني IF6+, IF5, ICl4, IF4 وذرة الزينون في XeF4.

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 8.2: Hybrid Atomic Orbitals.