الكيمياء
العضوية
القسم
الأول
11-
المدارات الهجينة sp3 - sp3 : Hybrid orbitals
نلتفت الآن إلى أبسط الجزيئات العضوية على الإطلاق، الميتان 4CH
يملك الكربون (الجدول 11) الكترونا غير متزاوج في اثنين من المدارات ، وعلى
هذا يمكن أن نتوقع أنه سيشكل المرکب 2 CHإنه يقوم بذلك
فعلا إلا أن CH2 جزيء عالي التفاعلية،
تتمركز صفاته حول الحاجة إلى توفير کربون ذي رابطتين إضافيتين، ومرة أخرى ترى الميل
إلى تشكيل أكبر عدد ممكن من الروابط وفي هذه الحالة إلى الاتحاد مع أربع ذرات هيدروجين.
وكما هو الحال
في المدارات sp و مدار واحد و مع ثلاثة مدارات
p. يملك كل منها الهيئة المبينة في الشكل sp2،
فإننا سنهمل الانتفاخ الخلفي الصغير ونمثل الانتفاخ الأمامي بكرة.
لنر الآن كيف تترتب المدارات sp3 في الفراغ. ولن
يكون الجواب التالي مستغربا: يجب أن تترتب هذه المدارات في الفراغ بحيث تبتعد بعضها
عن بعض بأكبر قدر ممكن. إنها تتوجه نحو زوايا رباعي وجود منتظم. وتكون الزاوية بين
أي مدارين في زاوية رباعي الوجود المساوية 109 (الشكل 9 . 1). وكما يؤدي
التدافع بين المدارات إلى إعطاء رابطتين خطيتين أو ثلاث روابط مثلثة فإنه يؤدي هنا
إلى أربع روابط رباعية.
ينتج الميتان عن تراكب كل مدار من المدارات sp3 التابعة لذرة الكربون،
مع مدار و لذرة هيدروجين: ويكون الكربون واقعا في مركز رباعي وجوه منتظم، في حين تقع
ذرات الهيدروجين الأربعة في رؤوسه (شکل 10. 1).
لقد وجد تجريبية أن الميتان أعلى بنية رباعية الوجود متناظرة معروفة يكون لكل
رابطة كربون - هيدروجين فيه نفس الطول A1 . 10 ، وتكون الزاوية بين أي رابطتين فيه هي زاوية رباعي الوجود المساوية
109 ونحتاج لتحطيم رابطة واحدة في جزيء الميتان مقدار 104 کیلو حريرة أمول من الطاقة.
لقد رأينا في دراسة الفقرات الثلاث الأخيرة، أن هذه الدراسة لم تقتصر على الرابطة
المشتركة من حيث صفاتها وطولها وطاقة تفارقها، بل شملت أيضا معلومات عن زوايا الترابط.
يمكن بسهولة توضیح علاقة زوايا الترابط هذه يترتيب المدارات الذرية - بما في ذلك المدارات
الهجينة - المتضمنة تشكيل الروابط، وتعود هذه الروابط في النهاية إلى مبدأ الاستبعاد
لباولي وإلى ميل الالكترونات غير المتزاوجة إلى الابتعاد بعضها عن بعض بأكبر قدر ممكن.
وتختلف الرابطة المشتركة عن الرابطة الأيونية، التي تتساوى في القوة في كافة
الاتجاهات، لأن الرابطة المشتركة هي رابطة موجهة، وربما تستطيع أن نبدأ من هنا في فهم
سبب الاهتمام الكبير الذي توليه كيمياء الروابط المشتركة الأشكال وحجوم الجزيئات.
ولما كانت مركبات الكربون ترتبط ذراتها غالبا بروابط مشتركة، لذا فإن الكيمياء
العضوية معنية كثيرة أيضا بأشكال وحجوم الجزيئات. ولتسهيل دراستنا، ستستعين بصورة متكررة
بالنماذج الجزيئية. يوضح الشكل 11 كيفية تمثل جزيء
الميتان بالاستعانة بثلاث تقانات مختلفة هي: الكرات والعصيStick - and - ball ، والهيكلة Framework، وماليات الفراغات Space- filing
. يصنع النموذج الأخير حسب المقاس ويظهر ليس فقط زوايا الترابط، بل وكذلك أيضا أطوال
الروابط وحجوم الذرات.
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.
Comments
Post a Comment