الدرس: 2-5-1 أنواع الأوربيتالات المهجنة

عرف التهجين الأوربتالي؟

هي عملية تداخل عدد من الأوربتالات الذرية لإنتاج نفس العدد من الأوربتالات المهجنة المتشابهة في الحجم والشكل ومتساوية بالطاقة وأكثر استقراراً للحصول على أواصر تساهمية أقوى بين الذرات المشاركة في تكوين الجزيئة.

ما هي خصائص التهجين الأوربتالي؟

• يحدث التهجين في نفس الذرة بعد إثارة إلكترون المستوى الخارجي لتقليل التنافر بين إلكترونات الجزيء الناتج.
• يتم التهجين بين الأوربتالات الذرية المتقاربة في الطاقة.
• الشكل الهندسي للأوربتال المهجن يختلف عن الأوربتال ما قبل التهجين.
• يشتق اسم الأوربتال المهجن من اسم وعدد الأوربتالات النقية الداخلة في التهجين.
• يكون عدد الأوريتالات المهجنة مساوي لعدد الأوربتالات النقية الداخلة في التهجين.
• تكون طاقة الأوربتالات المهجنة متكافئة أو متساوية.
• تكون الأوربتالات المهجنة أكثر امتداداً في الفراغ لذلك تكون قابليتها أكبر على التداخل.

أنواع الأوربتالات المهجنة:

الأوربتالات المهجنة نوع SP:

ما هو نوع التهجين والشكل الهندسي وزاوية الآصرة وعدد ونوع الأواصر المتكونة في جزيئة BeH₂؟

• الترتيب الإلكتروني لذرة البريليوم: ${}_{4}Be:1s^{2}2s^{2}2p^0$(حالة الاستقرار).
• يرتقي أحد الإلكترونات من المستوى 2s إلى أوربتال 2P_x (حالة الإستثارة).
• يتداخل أوربتال واحد نوع s مع أوربتال واحد نوع P_x ويتكون أوربتالين مهجنين نوع SP (حالة التهجين).

يتداخل كل من الأوربتالين المهجنين SP مع أوربتال واحد من ذرة الهيدروجين 15 لتكوين آصرتين تساهميتين نوع سكما يقعان على خط مستقيم بزاوية 180 مكونة جزينة BeH₂، الشكل:

الأوربتالات المهجنة نوع SP²:

ما هو نوع التهجين والشكل الهندسي وزاوية الآصرة وعدد ونوع الأواصر المتكونة في جزيئة BF₃، موضحاً مراحل التهجين؟

• الترتيب الإلكتروني لذرة البورون: ${}_{5}B:1s^{2}2s^{2}2p^1$(حالة الاستقرار).
• يرتقي أحد الإلكترونات من المستوى 2s إلى أوربتال 2P_y (حالة الاستثارة).
• يتداخل أوربتال واحد نوع s مع أوربتالين نوع P_x, P_y وتتكون ثلاث أوربتالات مهجنة نوع SP² (حالة التهجين).

يتداخل كل من الأوربتالات الثلاثة المهجنة sp² مع أوربتال واحد من كل ذرة من ذرات الفلور الثلاثة لتكوين ثلاث أواصر تساهمية نوع سكما $\delta$ تقع جميعها في مستوى واحد بزاوية 120 مكونة جزيئة BF₃، الشكل الهندسي مثلث:

الأوربتالات المهجنة نوع sp³:

ما هو نوع التهجين والشكل الهندسي وزاوية الآصرة وعدد ونوع الأواصر المتكونة في جزيئة الميثان CH₄، موضحاً مراحل التهجين؟

• الترتيب الإلكتروني لذرة الكربون: ${}_{6}C:1{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{s}}^{2}2{\mathrm{p}}^2$(حالة الاستقرار).
• يرتقي أحد الإلكترونات من المستوى 2s إلى أوربتال 2P_z (حالة الاستثارة).
• يتداخل أوربتال واحد نوع s مع ثلاث أوربتالات P_x, P_y, P_z أربعة أوربتالات مهجنة نوع sp³ (حالة التهجين).

يتداخل كل من الأوربتالات الأربعة المهجنة sp³ مع أوربتال واحد من كل ذرة من ذرات الهيدروجين الأربعة لتكوين أربعة أواصر تساهمية نوع سكما تتخذ شكلاً رباعي الأوجه منتظم حول نواة الذرة المركزية بزاوية رأسية 109.5 مكونة جزيئة CH₄، الشكل الهندسي هرم مثلث القاعدة: