المدارات الهجينة sp

الكيمياء العضوية

القسم الأول

9- المدارات الهجينة sp -  sp : Hybrid orbitals

لندرس جزيء كلوريد البريليوم،  BeCl₂  لا يملك البريليوم إلكترونات مفردة (غير متزاوجة)، فكيف يمكننا تفسير ترابطه مع ذرتي کلور . إن تشكل الرابطة هو عملية تحرر الطاقة (عملية تقود إلى الاستقرار، وإن الميل هو نحو تشكيل الروابط) - أكبر عدد ممكن منها - حتى ولو نتجت عن ذلك مدارات رابطة تحمل القليل من الشبه للمدارات الذرية التي تكلمنا عنها. إذا كانت طريقتنا الذهنية في بناء الجزيئات قابلة للتطبيق هنا، فإنها يجب أن تعدل. يجب علينا اختراع نوع تخیلی من ذرات البريليوم، نوع أقرب ما يكون إلى الارتباط مع ذرتي كلور.

للوصول إلى ذرة البريليوم الثنائية التكافؤ هذه، يجب أن نقوم ببعض التخمينات الالكترونية. أولا لنرفع أحد الالكترونات s2 إلى مدار p2 فارغ :

يوفر ذلك الكتروئین غیر متز او حين لازمين للارتباط مع ذرتي كلور. الآن، علينا أن نتوقع أن يشكل البريليوم رابطة من نوع ما مستعملا المدار P ورابطة من نوع آخر، مستخدما المدار ، ولكن ذلك يخالف الحقيقة التي تبين أن رابطتي كلوريد البريليوم متكافئتان تماما 

لنقم الآن بتهجين المدارات. تو حد مختلف الإمكانات الرياضية لاجتماع مدار واحدs  مع مدار واحد. p، ونجد المدارات المختلطة (الهجينة) التي لها أعلى درجة من الصفة التوجيهية

فكلما كان المدار الذري أكثر تركيزا في اتجاه الرابطة كان التراكب أكبر، والرابطة أقوى. تنبثق عن الحسابات ثلاث نتائج مهمة جدا هي: (أ) إن المدار الهجين الأفضل وهو الأكثر توجها من أي من المدارين 5 أو p؛ (ب) إن أفضل مدارين يكونان متكافئين تماما؛ (ج) يتجه هذان المداران وفق اتجاهين متعاكسين تماما، الأمر الذي يسمح لهما بالابتعاد عن بعضهما بأكبر قدر ممكن (تذكر مبدأ الاستبعاد لباولي). وهكذا تكون الزاوية بين المدارين مساوية 180. تدعى هذه المدارات الهجينة الخاصة، المدارات sp، لأنها تنشأ من مزج مدار واحد مع مدار واحد م. ويكون لهذه المدارات الهيئة الموضحة في (الشكل 5 . 1 أ). وللسهولة سوف نهمل الانتفاخ الخلفي الصغير، وتمثل الانتفاخ الأمامي على شكل كرة. لنستخدم البيريليوم ذي التهجين sp هذا في بناء كلوريد البيريليوم. ينكشف هنا مفهوم مهم للغاية، هو زاوية الرابطة. ولكي يحدث تراكب أعظمي بين مداري البريليوم sp ومداري ذرتي الكلور؛ يجب أن تتوضع نواتا الكلور على امتداد محوري المدارين pد، أي يجب أن تتوضعا، في جهتين متعاكستين تماما من ذرة البريليوم الشكل 6 . 1). ولذلك، يجب أن تكون الزاوية بين الرابطتين بريليوم ۔ کلور 180°

بينت التجارب، وكذلك الحسابات، أن جزيء كلوريد البريليوم خطي، أي أن الذرات الثلاث تقع على استقامة واحدة .لا شيء سيجدي فيما يتعلق بازدياد الصفات التوجيهية المواكبة لعملية التهجين. يكون الانتفاخان التابعان للمدار p من طورین متعاكسين  يؤدي الاتحاد مع مدار و إلى إضافة في إحدى جهتي النواة وطرح في الجهة الأخرى.

Organic Chemistry 

Robert T. Morrison 

Robert N. Boyd

Translation copyright © 2000 by Arab Centre for Arabization, Translation, Authorship & Publication (ACATAP, branch of ALECSO).

Original English language title: Organic Chemistry, 6th edition by Robert T. Morrison and Robert N. Boyd. Copyright © 1992. All Rights Reserved. Published by arrangement with the Original publisher, Prentice Hall Inc, A Pearson Education Company.