ذرة الكربون وتهجينها وروابطها
التوزيع
الإلكتروني لذرة الكربون :
- العدد
الذري للكربون (Z=6) و التوزيع الإلكتروني
له في الحالة الأساسية هو :
- لذلك يكون الكربون في هذه الحالة ثنائي التكافؤ كما في أحادي أوكسيد الكربون CO وهي
حالة نادرة في المركبات العضوية ..
- وعندما
تثار ذرة الكربون بإعطائها مقدار من الطاقة فإن التوزيع الإلكتروني يصبح على النحو :
- ويكون التوزع الفراغي للمحطات الذرية السطحية في ذرة الكربون على النحو التالي :
روابط ذرة الكربون :
- تتميز ذرة الكربون بأنها من الذرات المثالية لتشكل الروابط المشتركة و ذلك بسبب كهرسلبيتها المتوسطة و تكافؤها الرباعي .
- ويرافق تشكيل الروابط ظاهرة تسمى التهجين تحصل على المحطات الذرية للطبقة السطحية ..
- حيث التهجين : يندمج عدد من المحطات الذرية المختلفة لتعطي عدد مساوٍ من المدارات الهجينة المتكافئة طاقياً ...
- و تتوزع فراغياً بحيث تكون قيم الزوايا بينها أكبر ما يمكن ــ و بما يتوافق مع التوزع الفراغي للروابط الكيميائية ــ بحسب نظرية تنافر الأزواج الإلكترونية .
- تفسر
ظاهرة التهجين الأشكال الهندسية لمركبات الكربون و قوة أوضعف الروابط في هذه المركبات ..
- تنتج الرابطة المشتركة : نتيجة تداخل محط من ذرة يحوي إلكترون وحيد مع محط من ذرة أخرى يحوي إلكترون وحيد أيضاً بحيث يتكون نتيجة التداخل
زوج إلكتروني مشترك .
- الروابط
التي يشكلها محط هجين يحوي إلكترون وحيد مع أي محط آخر تسمى بالروابط
القوية من النمط (σ) لأنها تنتج عن تداخل مباشر
بين المحطات الذرية .
- عندما
لا يدخل محط من الطبقة السطحية في التهجين فإن وجد في ذرة مجاورة محط آخر سطحي غير مهجن
موازٍ للمحط الأول فإنهما يتداخلان بشكل جانبي مشكلان رابطة ضعيفة من النمط (π) .
- سندرس روابط (كربون- كربون) و (كربون - هيدروجين) في بعض المركبات لتوضيح التهجين لذرة الكربون .
- حيث أن : الهيدروجين (Z=1) توزيعه الإلكتروني :
- حيث أن : الهيدروجين (Z=1) توزيعه الإلكتروني :
أولاً : حالة ذرة كربون مرتبطة بأربع ذرات أخرى - التهجين SP3 :
- عندما تشكل ذرة الكربون روابط مع أربع ذرات فإن هذه
الذرات تتوزع على رؤوس رباعي وجوه منتظم تقريباً تحتل ذرة الكربون مركزه و تكون
بين الروابط زوايا تساوي ( 109.5˚) تقريباً .
- و لهذا يحدث تهجين باتحاد المحط 2s مع
المحطات 2px ,2py ,2pz لينتج أربع محطات هجينة من النمط SP3 :
- تتوزع هذه المحطات الهجينة وفق محاور رباعي وجوه كما في الشكل :
مثال أول : تشكل جزيء الميتان :
 | ||
تداخل مدار SP3
من الكربون مع مدار 1s للهيدروجين تداخل مباشر ينتج
رابطة من النمط σ .
|
- ويمثل جزيء الميتان باستخدام الصيغة المنشورة و الفراغية و كذلك النماذج الذرية كما في الشكل :
مثال ثان : تشكل جزيء الإيتان :
 | |
تداخل مدار SP3
من الكربون مع مدار 1s للهيدروجين تداخل مباشر ينتج
رابطة من النمط σ .
تداخل مدار SP3
من الكربون مع مدار SP3
من الكربون الآخر تداخل مباشر ينتج رابطة من النمط σ .
|
ويمثل جزيء الإيتان باستخدام الصيغة المنشورة و الفراغية و كذلك النماذج الذرية كما في الشكل :
ثانياً : حالة ذرة كربون مرتبطة بثلاث ذرات أخرى - التهجين SP2 :
- عندما تشكل ذرة الكربون روابط مع ثلاث ذرات فإنها تتوزع في مستوي واحد على رؤوس مثلث متساوي الأضلاع تقريباً بحيث تكون الزوايا بين الروابط ( 120˚) تقريباً .
- لهذا يحدث تهجين باتحاد المحط 2s مع المحطين 2px ,2py لينتج ثلاث محطات هجينة من النمط SP2 :
- لهذا يحدث تهجين باتحاد المحط 2s مع المحطين 2px ,2py لينتج ثلاث محطات هجينة من النمط SP2 :
- تتوزع هذه المحطات الهجينة وفق محاور مثلث متساوي أضلاع مستوي و يبقى المحط 2pz - الذي لم يتهجن - عمودي على مستويها ... كما في الشكل :
مثال : تشكل جزيء الإيتيلن (الإيتِن):
 |
تداخل مدار SP2
من الكربون مع مدار 1s للهيدروجين تداخل مباشر ينتج
رابطة من النمط σ .
تداخل مدار SP2
من الكربون مع مدار SP2
من الكربون الآخر تداخل مباشر ينتج رابطة من النمط σ .
تداخل مدار 2pz من الكربون مع مدار2pz من الكربون تداخل جانبي ينتج رابطة من النمط π .
|
ويمثل جزيء الإيتيلِن باستخدام الصيغة المنشورة و الفراغية و كذلك النماذج الذرية كما في الشكل :
ثالثاً : حالة ذرة الكربون مرتبط بذرتين أخريين - التهجين SP :
- عندما تشكل ذرة الكربون
روابط مع ذرتين فقط فإن الذرتين تتوضعان علي جانبي ذرة الكربون على خط مستقيم واحد
تقريباً أي أن الزوايا بين الروابط تكون ( 180˚) تقريباً ..
مثال: تشكل جزيء الأستيلين (الإيتين):
 |
تداخل مدار SP
من الكربون مع مدار 1s للهيدروجين تداخل مباشر ينتج
رابطة من النمط σ .
تداخل مدار SP
من الكربون مع مدار SP
من الكربون الآخر تداخل مباشر ينتج رابطة من النمط σ .
تداخل مدار 2py من الكربون مع مدار2py من الكربون الآخر تداخل جانبي ينتج رابطة من النمط π .
تداخل مدار 2pz من الكربون مع مدار2pz من الكربون الآخر تداخل جانبي ينتج رابطة من النمط π .
|
ويمثل جزيء الأستيلين باستخدام الصيغة المنشورة و الفراغية و كذلك النماذج الذرية كما في الشكل :
- ونوجز أنماط الروابط بحسب التهجين و عدد الذرات المترابطة مع ذرات الكربون :
11 تعليقًا
تحياتي
تهجين ذره الكربون في جزئ الاستلين
وشكرا لك
وهل الرابطة التناسقية تحسب في التهجين مثل سجما او تلغئ مثل الرابطة باي