كيفية تحديد نوع التهجين في المركبات غير العضوية. أنواع التهجين ao

تعليمات

ضع في اعتبارك جزيء الأبسط الهيدروكربون المشبعالميثان. يبدو مثل هذا: CH4. النموذج المكاني للجزيء هو رباعي الوجوه. تشكل ذرة الكربون روابط مع أربع ذرات هيدروجين متماثلة في الطول والطاقة. في نفوسهم ، وفقًا للمثال أعلاه ، يشارك 3 - إلكترونات P و 1 S - إلكترون ، بدأ مداره يتوافق تمامًا مع مدارات الإلكترونات الثلاثة الأخرى نتيجة لما حدث. يسمى هذا النوع من التهجين تهجين sp ^ 3. إنه متأصل في كل النهايات.

لكن أبسط ممثل غير مشبع - الإيثيلين. صيغته على النحو التالي: C2H4. ما نوع التهجين المتأصل في الكربون في جزيء هذه المادة؟ نتيجة لذلك ، يتم تشكيل ثلاثة مدارات على شكل "ثمانية" غير متناظرة تقع في نفس المستوى بزاوية 120 ^ 0 لبعضها البعض. تم تشكيلها بواسطة إلكترونات 1 - S و 2 - P. آخر P الثالث - لم يعدل الإلكترون مداره ، أي أنه ظل في شكل منتظم "ثمانية". يسمى هذا النوع من التهجين sp ^ 2 hybridization.

كيف تتكون الروابط في الجزيء؟ دخل اثنان من المدارات المهجنة لكل ذرة مع ذرتين من الهيدروجين. شكل المدار الثالث المهجن رابطة مع نفس مدار آخر. هل المدارات R المتبقية؟ إنهم "ينجذبون" لبعضهم البعض على جانبي مستوى الجزيء. تشكلت رابطة بين ذرات الكربون. إن الذرات ذات الرابطة "المزدوجة" هي التي يتأصل فيها sp ^ 2.

وماذا يحدث في جزيء الأسيتيلين أم؟ صيغته على النحو التالي: C2H2. في كل ذرة كربون ، يخضع إلكترونان فقط للتهجين: 1 - S و 1 - P. المداريان المتبقيان المحتجزان على شكل "ثمانية منتظمة" متداخلة في مستوى الجزيء وعلى جانبيها. هذا هو السبب في أن هذا النوع من التهجين يسمى sp - hybridization. إنه متأصل في الذرات برابطة ثلاثية.

الجميع الكلمات، الموجودة بلغة معينة ، يمكن تقسيمها إلى عدة مجموعات. هذا مهم في تحديد كل من المعنى والوظائف النحوية. الكلمات. إسناد ذلك إلى ملف يكتب، يمكنك تعديله وفقًا للقواعد ، حتى لو لم تكن قد شاهدته من قبل. أنواع العناصر الكلماتيتعامل علم المعاجم مع تكوين rnogo للغة.

سوف تحتاج

• - نص؛
• - القاموس.

تعليمات

حدد الكلمة التي تريد كتابتها. إن الانتماء إلى جزء أو جزء آخر من الكلام لا يلعب دورًا بعد ، وكذلك شكله ووظيفته في الجملة. يمكن أن تكون أي كلمة على الإطلاق. إذا لم تتم الإشارة إليه في المهمة ، فاكتب أول ما يظهر. تحديد ما إذا كان يسمي كائنًا أو جودة أو إجراءًا أم لا. لهذا الإعداد ، كل شيء الكلماتتنقسم إلى أرقام ذات دلالة ، وضعية ، وأرقام ، وخدمة واعتراض. إلى الأول يكتبتشمل الأسماء والصفات والأفعال و. تشير إلى أسماء الأشياء والصفات والأفعال. النوع الثاني من الكلمات التي لها وظيفة تسمية هو ذاتي. القدرة على التسمية غائبة في أنواع المقاطعة والخدمة. هذه مجموعات كلمات صغيرة نسبيًا ، لكنها موجودة في الجميع.

حدد ما إذا كانت الكلمة المعطاة قادرة على التعبير عن المفهوم. هذه الميزة لها الكلماتوحدات مهمة من نوع مهم ، لأنها تشكل النطاق المفاهيمي لأي لغة. ومع ذلك ، فإن أي رقم ينتمي أيضًا إلى فئة المفاهيم ، وبالتالي يحمل هذه الوظيفة أيضًا. تحتوي الكلمات الوظيفية أيضًا على ذلك ، لكن الضمائر والتدخلات ليست كذلك.

فكر في شكل الكلمة إذا كانت في جملة. يمكن ان تكون؟ يمكن أن تكون أي كلمة ذات نوع مهم. لكن هذا الاحتمال موجود أيضًا ، وكذلك في الأرقام. وها هو المسؤول الكلماتتلعب دورًا داعمًا ، لا موضوع ولا ولا أعضاء صغارلا يمكن أن تكون جمل ، وكذلك المداخلات.

للراحة ، يمكنك عمل لوحة من أربعة أعمدة من ستة صفوف. في السطر العلوي ، قم بتسمية الأعمدة المقابلة "أنواع الكلمات" و "الاسم" و "المفهوم" و "القدرة على أن تكون عضوًا في الجملة". في العمود الأيسر الأول ، اكتب أسماء أنواع الكلمات ، فهناك خمسة في المجموع. حدد الوظائف التي تحتوي عليها الكلمة المعينة والتي لا تحتوي عليها. في العمود المناسب ، ضع الإيجابيات و. إذا كانت هناك إيجابيات في جميع الأعمدة الثلاثة ، فهذا نوع مهم. ستكون الإيجابيات الضمنية في العمودين الأول والثالث ، في العمودين الثاني والثالث. خدمة الكلماتيمكن فقط التعبير عن المفهوم ، أي أن لديهم علامة زائد في العمود الثاني. سيكون هناك سلبيات في المقابل في جميع الأعمدة الثلاثة.

فيديوهات ذات علاقة

التهجين هو عملية الحصول على أنواع هجينة - نباتات أو حيوانات تنحدر من تهجين أنواع وسلالات مختلفة. كلمة هجين (hybrida) مع لاتينييترجم إلى "مزيج".

التهجين: طبيعي واصطناعي

تعتمد عملية التهجين على الاتحاد في خلية واحدة المادة الوراثيةخلايا مختلفة من أفراد مختلفين. هناك فرق بين المحدد والبعيد ، حيث يحدث الاتصال جينومات مختلفة. في الطبيعة تهجين طبيعيحدث ويحدث دون تدخل بشري باستمرار. من خلال التهجين داخل الأنواع ، تغيرت النباتات وتحسنت وظهرت أصناف وسلالات جديدة من الحيوانات. من وجهة النظر ، هناك تهجين للحمض النووي ، والأحماض النووية ، والتغيرات في المستويات الذرية وداخل الذرة.

في الكيمياء الأكاديمية ، يُفهم التهجين على أنه تفاعل محدد في جزيئات المادة. المدارات الذرية. لكنها ليست حقيقية عملية فيزيائية، ولكن فقط نموذج افتراضي ، مفهوم.

الهجينة في إنتاج المحاصيل

في عام 1694 ، اقترح العالم الألماني ر. كاميراريوس الحصول بشكل مصطنع. وفي عام 1717 ، عبرت الإنجليزية تي فيرتشايلد لأول مرة أنواع مختلفةقرنفل. اليوم ، يتم إجراء التهجين غير المحدد للنباتات من أجل الحصول على غلة عالية أو تكييفها ، على سبيل المثال ، أصناف مقاومة للصقيع. تهجين الأشكال والأصناف هو أحد طرق تربية النبات. وهكذا ، تم إنشاء عدد كبير من أصناف المحاصيل الحديثة.

مع التهجين البعيد ، عندما يتم عبور ممثلي الأنواع المختلفة ويتم دمج الجينومات المختلفة ، فإن الهجينة الناتجة في معظم الحالات لا تعطي ذرية أو تنتج تهجينًا منخفض الجودة. هذا هو السبب في أنه ليس من المنطقي ترك بذور الخيار الهجين التي نضجت في الحديقة ، وفي كل مرة تشتري بذورها من متجر متخصص.

الاختيار في تربية الحيوانات

في العالم ، يحدث التهجين الطبيعي ، سواء داخل المحدد أو البعيد. عرف البغال للإنسان منذ ألفي عام قبل عصرنا. وفي الوقت الحاضر ، يتم استخدام البغل والبغل في المنزل كحيوان عامل رخيص نسبيًا. صحيح أن هذا التهجين متعدد الأنواع ، لذلك يولد الذكور المهجنون عقيمين بالضرورة. نادرا ما تعطي الإناث ذرية.

البغل هو مزيج من الفرس والحمار. الهجين الذي تم الحصول عليه من عبور الفحل والحمار يسمى hinny. يتم تربية البغال بشكل خاص. هم أطول وأقوى من هني.

لكن عبور كلب محلي بذئب كان نشاطًا شائعًا جدًا بين الصيادين. بعد ذلك ، تم إخضاع النسل الناتج لمزيد من الاختيار ، ونتيجة لذلك ، تم إنشاء سلالات جديدة من الكلاب. اليوم ، تعتبر تربية الحيوانات عنصرًا مهمًا في نجاح صناعة الثروة الحيوانية. يتم التهجين بشكل هادف ، مع التركيز على المعايير المحددة.

نسمع الكثير عن السيارات الهجينة. تخبرنا الأفلام والكتب عنها ، ويأخذها العلم في الاعتبار أيضًا. في أول مصدرين ، الهجينة مخلوقات خطيرة للغاية. يمكنهم جلب الكثير من الشر. لكن التهجين ليس دائمًا أمرًا سيئًا. في كثير من الأحيان هو جيد.

مثال على التهجين هو كل شخص. نحن جميعًا هجائن من شخصين - أب وأم. وبالتالي ، فإن اندماج البويضة والحيوانات المنوية هو أيضًا نوع من التهجين. هذه الآلية هي التي تسمح للتطور بالمضي قدمًا. في هذه الحالة ، يوجد أيضًا تهجين بعلامة سلبية. دعونا نلقي نظرة على هذه الظاهرة بشكل عام.

فكرة عامة عن التهجين

ومع ذلك ، لا يشمل علم الأحياء فقط هذا المفهوم. ودعنا في المقدمة ، تم اعتبار مثال مع الهجينة كأفراد مكتملين من غير مفهوم محيط. ومع ذلك ، يمكن استخدام هذا المفهوم في العلوم الأخرى. وسيكون معنى هذا المصطلح مختلفًا إلى حد ما. لكن في الوقت نفسه ، لا يزال هناك شيء مشترك. هذه هي كلمة "union" التي تجمع كل المعاني الممكنة لهذا المصطلح.

أين يوجد هذا المفهوم؟

يستخدم مصطلح "التهجين" في عدد من العلوم. ومنذ ذلك الحين معظمتتقاطع التخصصات الحالية ، ثم يمكننا التحدث بأمان عن استخدام كل معنى لهذا المصطلح في أي علم ، بطريقة أو بأخرى مرتبطة بفروع البحث الطبيعي. في نفس الوقت ، الأكثر نشاطا هذا المصطلحمستعمل في:

1. مادة الاحياء. هذا هو المكان الذي جاء منه مفهوم الهجين. على الرغم من ذلك ، كما هو الحال دائمًا ، عند الانتقال من العلم إلى الحياة اليوميةكان هناك بعض التحريف. نحن نفهم الهجين كفرد ناتج عن تهجين نوعين آخرين. على الرغم من أن هذا ليس هو الحال دائمًا.
2. كيمياء. هذا المفهوم يعني خلط عدة مدارات - نوع من المسارات لحركة الإلكترونات.
3. الكيمياء الحيوية. هنا المفهوم الرئيسيهو تهجين الحمض النووي.

كما ترى ، النقطة الثالثة عند تقاطع علمين. وهذه ممارسة طبيعية تمامًا. يمكن أن يشكل المصطلح نفسه معنى مختلفًا تمامًا عند تقاطع علمين. دعونا نلقي نظرة فاحصة على مفهوم التهجين في هذه العلوم.

ما هو الهجين؟

الهجين هو مخلوق ظهر في عملية التهجين. يشير هذا المفهوم إلى علم الأحياء. يمكن الحصول على الهجينة بالصدفة وعن قصد. في الحالة الأولى ، يمكن أن تتحول إلى حيوانات تم إنشاؤها في عملية تزاوج نوعين مختلفين من الكائنات.

على سبيل المثال ، يتحدثون عن كيفية إنجاب القطط والكلاب لأطفال ليسوا من بينهم. في بعض الأحيان يتم إنشاء الهجينة عن قصد. على سبيل المثال ، عندما يتم لصق الكرز بالمشمش ، فإننا نتعامل مع تهجين خاص.

التهجين في علم الأحياء

مادة الاحياء - علم مثير للاهتمام. ومفهوم التهجين فيه لا يقل روعة. يشير هذا المصطلح إلى دمج المادة الوراثية لخلايا مختلفة في خلية واحدة. يمكن أن يكون ممثلو نوع واحد أو عدة أنواع. وفقًا لذلك ، هناك تقسيم إلى أنواع التهجين هذه.

• تهجين غير محدد. يحدث هذا عندما يقوم شخصان من نفس النوع بإنشاء سليل. يمكن اعتبار مثال على التهجين غير المحدد شخصًا. اتضح في عملية دمج الخلايا الجرثومية لممثلي نوع بيولوجي واحد.
• التهجين بين الأنواع. هذا عندما تتشابه الحيوانات ، ولكنها تنتمي إلى أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، هجين من حصان وحمار وحشي.
• تهجين بعيد. يحدث هذا عندما يتزاوج ممثلو نوع واحد على الأقل ، لكن في نفس الوقت لا توحدهم الروابط الأسرية.

كل من هذه الأصناف لا يساعد فقط التطور. يحاول العلماء أيضًا بنشاط عبور أنواع مختلفة من الكائنات الحية. يعمل بشكل أفضل مع النباتات. هناك عدة أسباب لذلك:

• عدد مختلف من الكروموسومات. لا يحتوي كل نوع على عدد محدد من الكروموسومات فحسب ، بل يحتوي أيضًا على مجموعة منها. كل هذا يمنع تكاثر النسل.
• يمكن للنباتات الهجينة فقط التكاثر. وهذا ليس هو الحال دائما.
• فقط النباتات يمكن أن تكون متعددة الصبغيات. لكي يتكاثر النبات ، يجب أن يصبح متعدد الصيغ الصبغية. في حالة الحيوانات ، هذا موت مؤكد.
• إمكانية التهجين الخضري. هذه طريقة بسيطة ومريحة للغاية لإنشاء أنواع هجينة من عدة نباتات.

هذه هي الأسباب التي تجعل عبور نباتين أسهل وأكثر كفاءة. في حالة الحيوانات ، ربما في المستقبل سيكون من الممكن تحقيق إمكانية التكاثر. لكن على هذه اللحظةالرأي الرسمي في علم الأحياء هو أن الحيوانات الهجينة تفقد القدرة على التكاثر ، لأن هؤلاء الأفراد غير مستقرين وراثيًا. لذلك ، لا يُعرف ما الذي قد يؤدي إليه تكاثرهم.

أنواع التهجين في علم الأحياء

علم الأحياء هو علم واسع إلى حد ما في تخصصه. هناك نوعان من التهجين الذي يوفره:

1. وراثي. يحدث هذا عندما يتم تكوين خليتين في خلية واحدة بها مجموعة فريدة من الكروموسومات.
2. البيوكيميائية. مثال على هذا النوع هو تهجين الحمض النووي. يحدث هذا عندما تتحد الأحماض النووية التكميلية لتكوين حمض نووي واحد.

يمكن تقسيمه إلى كمية كبيرةأصناف. لكننا فعلنا ذلك في القسم الفرعي السابق. وبالتالي ، فإن التهجين البعيد وغير المحدد هو مكونات من النوع الأول. وهناك توسع التصنيف أكثر.

مفهوم التهجين الخضري

التهجين الخضري هو مفهوم في علم الأحياء يعني نوعًا من تهجين نباتين ، حيث يتجذر جزء من نوع على نوع آخر. أي أن التهجين يحدث بسبب الجمع بين الاثنين اجزاء مختلفةالكائن الحي. نعم ، هذه هي الطريقة التي يمكن بها تمييز النبات. بعد كل شيء ، لديه أيضًا أعضائه الخاصة ، مدمجة في نظام كامل. لذلك ، إذا وصفت نباتًا بأنه كائن حي ، فلا حرج في ذلك.

التهجين الخضري له عدد من المزايا. هو - هي:

• راحة.
• بساطة.
• نجاعة.
• العملية.

هذه المزايا تجعل هذا النوع من العبور شائعًا جدًا لدى البستانيين. هناك أيضًا شيء مثل التهجين الجسدي. يحدث هذا عندما لا يتم عبور الخلايا الجرثومية ، ولكن عندما يتم عبور الخلايا الجسدية ، أو بالأحرى ، البروتوبلاست. هذه الطريقةيتم التهجين عندما يكون من المستحيل إنشاء هجين بالوسائل الجنسية القياسية بين عدة نباتات.

التهجين في الكيمياء

لكننا الآن سننحرف قليلاً عن علم الأحياء ونتحدث عن علم آخر. يوجد في الكيمياء مفهوم يسمى "تهجين المدارات الذرية". هذا مصطلح معقد للغاية ، ولكن إذا فهمت القليل عن الكيمياء ، فلا يوجد شيء معقد فيه. تحتاج أولاً إلى شرح ماهية المدار.

هذا نوع من المسار الذي يتحرك فيه الإلكترون. لقد تعلمنا هذا في المدرسة. وإذا حدث أن هذه المدارات نوع مختلفامزج لتشكيل هجين. هناك ثلاثة أنواع من الظواهر تسمى "التهجين المداري". هذه هي الأصناف:

• تهجين sp - مدار s وآخر p مداري ؛
• sp 2 تهجين - مداري واحد s واثنان p ؛
• س 3 تهجين - مدارات واحدة s وثلاثة مدارات p متصلة.

هذا الموضوع يصعب دراسته ، ويجب النظر إليه بشكل لا ينفصل عن بقية النظرية. علاوة على ذلك ، فإن مفهوم تهجين المدارات يتعلق أكثر بنهاية هذا الموضوع ، وليس البداية. بعد كل شيء ، تحتاج إلى دراسة مفهوم المدارات ذاته وما هي عليه وما إلى ذلك.

الاستنتاجات

لذا توصلنا إلى معاني مفهوم "التهجين". تبين أن هذا مثير للاهتمام بدرجة كافية. بالنسبة للكثيرين ، كان اكتشافًا أن الكيمياء لها هذا المفهوم أيضًا. لكن إذا كان هؤلاء الناس لا يعرفون ذلك ، فماذا يمكنهم أن يتعلموا؟ وهكذا ، هناك تنمية. من المهم عدم التوقف عن التدريب على سعة الاطلاع ، لأن هذا سيميزك بالتأكيد في الجانب الجيد.

تهجين المدارات الذرية وهندسة الجزيئات

من الخصائص المهمة للجزيء الذي يتكون من أكثر من ذرتين هو التكوين الهندسي.يتم تعريفه الترتيب المتبادلالمدارات الذرية تشارك في تكوين الروابط الكيميائية.

لا يمكن تداخل السحب الإلكترونية إلا مع وجود اتجاه متبادل معين لسحب الإلكترون ؛ في هذه الحالة ، تقع منطقة التداخل في اتجاه معين فيما يتعلق بالذرات المتفاعلة.

الجدول 1 تهجين المدارات والتكوين المكاني للجزيئات

تحتوي ذرة البريليوم المثارة على التكوين 2s 1 2p 1 ، ذرة البورون المثارة - 2s 1 2p 2 وذرة الكربون المثارة - 2s 1 2p 3. لذلك ، يمكننا أن نفترض أنه ليس نفس الشيء ، ولكن المدارات الذرية المختلفة يمكن أن تشارك في تكوين روابط كيميائية. على سبيل المثال ، في مركبات مثل BeCl 2 و BeCl 3 و CCl 4 يجب أن يكون هناك روابط ذات قوة واتجاه غير متساويين ، ويجب أن تكون روابط من المدارات p أقوى من الروابط من المدارات s ، لأن بالنسبة للمدارات p ، هناك شروط أكثر ملاءمة للتداخل. ومع ذلك ، تظهر التجربة أنه في الجزيئات التي تحتوي على ذرات مركزية ذات مدارات تكافؤ مختلفة (s ، p ، d) ، تكون جميع الروابط متساوية. شرح سلاتر وبولينج تفسير ذلك. توصلوا إلى استنتاج مفاده أن المدارات المختلفة ، التي لا تختلف كثيرًا في الطاقة ، تشكل عددًا مناظرًا من المدارات الهجينة. تتشكل المدارات الهجينة (المختلطة) من مدارات ذرية مختلفة. عدد المدارات الهجينة يساوي عدد المدارات الذرية المشاركة في التهجين. المدارات الهجينة هي نفسها في شكل سحابة الإلكترون وفي الطاقة. بالمقارنة مع المدارات الذرية ، فهي أكثر استطالة في اتجاه تكوين روابط كيميائية وبالتالي تسبب تداخلًا أفضل لسحب الإلكترون.

يتطلب تهجين المدارات الذرية طاقة ، لذا فإن المدارات الهجينة في ذرة معزولة غير مستقرة وتميل إلى التحول إلى AOs نقية. عندما تتشكل الروابط الكيميائية ، تستقر المدارات الهجينة. نظرًا للروابط الأقوى التي تشكلها المدارات الهجينة ، يتم إطلاق المزيد من الطاقة من النظام وبالتالي يصبح النظام أكثر استقرارًا.

يحدث التهجين sp ، على سبيل المثال ، في تكوين هاليدات Be و Zn و Co و Hg (II). في حالة التكافؤ ، تحتوي جميع الهاليدات المعدنية على المقابل مستوى الطاقةالإلكترونات غير المزاوجة و p. عندما يتشكل الجزيء ، يكون مدار واحد s- وواحد p مداريًا هجينين sp بزاوية 180 o.

تين. 3 sp المدارات الهجينة

تظهر البيانات التجريبية أن جميع هاليدات Be و Zn و Cd و Hg (II) خطية وأن كلا الرابطين لهما نفس الطول.

س 2 التهجين

نتيجة لتهجين أحد المدارات s واثنين من المدارات p ، يتم تشكيل ثلاثة مدارات هجينة sp 2 ، تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة لبعضها البعض. هذا ، على سبيل المثال ، تكوين جزيء BF 3:

الشكل 4س 2 التهجين

س 3 التهجين

س 3 التهجين هو سمة من سمات مركبات الكربون. نتيجة تهجين مداري واحد وثلاثة

المدارات p ، يتم تشكيل أربعة هجينة sp 3 -orbitals ، موجهة إلى رؤوس رباعي الوجوه بزاوية بين المدارات 109.5 o. يتجلى التهجين في التكافؤ الكامل لروابط ذرة الكربون مع الذرات الأخرى في المركبات ، على سبيل المثال ، في CH 4 ، CCl 4 ، C (CH 3) 4 ، إلخ.

الشكل 5س 3 التهجين

إذا كانت جميع المدارات الهجينة مرتبطة بذرات واحدة ، فإن الروابط لا تختلف عن بعضها البعض. في حالات أخرى ، تحدث انحرافات صغيرة عن زوايا الرابطة القياسية. على سبيل المثال ، في جزيء الماء H 2 O الأكسجين - sp 3 - الهجين ، يقع في وسط رباعي السطوح غير المنتظم ، عند قمم ذرتين من الهيدروجين وزوجين منفصلين من الإلكترونات "تبدو" (الشكل 2). شكل الجزيء زاوي ، إذا نظرت إلى مراكز الذرات. زاوية الرابطة لـ HOH هي 105 درجة ، وهي قريبة جدًا من القيمة النظرية البالغة 109 درجة.

الشكل 6س 3 تهجين ذرات الأكسجين والنيتروجين في الجزيئات أ) H 2 O و b) NCl 3.

إذا لم يكن هناك تهجين ("محاذاة" روابط O-H) ، فإن زاوية رابطة HOH ستكون 90 درجة لأن ذرات الهيدروجين سيتم ربطها بمداري p متعامدين بشكل متبادل. في هذه الحالة ، من المحتمل أن يبدو عالمنا مختلفًا تمامًا.

تشرح نظرية التهجين هندسة جزيء الأمونيا. نتيجة لتهجين 2s وثلاثة مدارات نيتروجين 2p ، يتم تشكيل أربعة مدارات هجينة sp 3. تكوين الجزيء هو رباعي السطوح مشوه ، حيث تشارك ثلاثة مدارات هجينة في التكوين رابطة كيميائية، والرابع مع زوج من الإلكترونات لا. بين الزوايا سندات NHلا تساوي 90 درجة كما في الهرم ، ولكنها لا تساوي 109.5 درجة ، المقابلة لرباعي السطوح.

الشكل 7س 3 - التهجين في جزيء الأمونيا

عندما تتفاعل الأمونيا مع أيون الهيدروجين ، يتشكل أيون الأمونيوم نتيجة للتفاعل بين المتبرع والمتقبل ، والذي يكون تكوينه رباعي السطوح.

يشرح التهجين أيضًا الاختلاف في الزاوية بين روابط O-Hفي جزيء ماء الزاوية. نتيجة لتهجين 2s وثلاثة مدارات أكسجين 2p ، يتم تشكيل أربعة مدارات هجينة من sp 3 ، يشارك اثنان منها فقط في تكوين رابطة كيميائية ، مما يؤدي إلى تشويه الزاوية المقابلة لرباعي الوجوه.

الشكل 8س 3 تهجين في جزيء ماء

يمكن أن يشمل التهجين ليس فقط مدارات s و p ، ولكن أيضًا مدارات d و f.

مع تهجين sp 3 d 2 ، يتم تكوين 6 سحب مكافئة. لوحظ في مركبات مثل 4 ، 4-. في هذه الحالة ، يكون للجزيء تكوين ثماني السطوح:

أرز. 9د 2 sp 3 - التهجين في أيون 4-

تجعل الأفكار حول التهجين من الممكن فهم ميزات بنية الجزيئات التي لا يمكن تفسيرها بأي طريقة أخرى.

يؤدي تهجين المدارات الذرية (AO) إلى تحول سحابة الإلكترون في اتجاه تكوين الرابطة مع الذرات الأخرى. نتيجة لذلك ، تبين أن المناطق المتداخلة في المدارات الهجينة أكبر من المدارات النقية ، وتزداد قوة الرابطة.

التهجين المداري الذري هو عملية فهم كيف تغير الذرات مداراتها عندما تشكل مركبات. إذن ، ما هو التهجين ، وما أنواعه الموجودة؟

الخصائص العامة لتهجين المدارات الذرية

التهجين المداري الذري هو عملية يتم فيها خلط مدارات مختلفة للذرة المركزية ، مما يؤدي إلى تكوين مدارات لها نفس الخصائص.

يحدث التهجين أثناء تكوين رابطة تساهمية.

المدار الهجين له شكل علامة اللانهاية أو شكل مقلوب غير متماثل ثمانية ، ممتد بعيدًا عن النواة الذرية. يتسبب هذا الشكل في تداخل أقوى بين المدارات الهجينة مع مدارات (نقية أو هجينة) للذرات الأخرى مقارنةً بالمدارات الذرية النقية ويؤدي إلى تكوين روابط تساهمية أقوى.

أرز. 1. المداري الهجين مظهر خارجي.

لأول مرة ، طرح العالم الأمريكي L. Pauling فكرة تهجين المدارات الذرية. كان يعتقد أن الذرة التي تدخل في رابطة كيميائية لها مدارات ذرية مختلفة (s- ، p- ، d- ، f- مدارات) ، ثم يحدث تهجين لهذه المدارات نتيجة لذلك. جوهر العملية هو أن المدارات الذرية المكافئة لبعضها البعض تتشكل من مدارات مختلفة.

أنواع تهجين المدارات الذرية

هناك عدة أنواع من التهجين:

• . يحدث هذا النوع من التهجين عند مزيج مداري s واحد وآخر p مداري. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل اثنين من المدارات sp كاملة. تقع هذه المدارات نواة ذريةبحيث تكون الزاوية بينهما 180 درجة.

أرز. 2. س تهجين.

• تهجين sp2. يحدث هذا النوع من التهجين عندما يختلط أحد المدارات s واثنين من المدارات p. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل ثلاثة مدارات هجينة ، تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة لبعضها البعض.
• . يحدث هذا النوع من التهجين عندما يختلط أحد المدارات s وثلاثة مدارات p. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل أربعة مدارات كاملة من sp3. يتم توجيه هذه المدارات إلى الجزء العلوي من رباعي الوجوه وتقع بزاوية 109.28 درجة لبعضها البعض.

تهجين sp3 هو سمة للعديد من العناصر ، على سبيل المثال ، ذرة الكربون ومواد أخرى من المجموعة IVA (CH 4 ، SiH 4 ، SiF 4 ، GeH 4 ، إلخ.)

أرز. 3. sp3 التهجين.

هناك أيضا المزيد أنواع معقدةالتهجين الذي يشمل مدارات د من الذرات.

ماذا تعلمنا؟

التهجين معقد عملية كيميائيةعندما تشكل المدارات المختلفة للذرة نفس المدارات الهجينة (المكافئة). كان أول من طرح نظرية التهجين الأمريكي L.Pauling. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التهجين: تهجين sp ، تهجين sp2 ، تهجين sp3. هناك أيضًا أنواع أكثر تعقيدًا من التهجين التي تتضمن مدارات d.

تهجين- هذه هي ظاهرة التفاعل بين المدارات الجزيئية القريبة في الطاقة ولها عناصر تناظر مشتركة ، مع تكوين مدارات هجينة ذات طاقة أقل.

كلما تداخلت غيوم الإلكترون في الفضاء بشكل كامل في الترابط الكيميائي مع بعضها البعض ، قلت طاقة الإلكترونات الموجودة في المنطقة المتداخلة والتي تنفذ الرابطة ، وكلما كانت الرابطة الكيميائية أقوى بين هذه الذرات.

في بعض الأحيان تكون الروابط بين الذرات أقوى من المتوقع من الحسابات. من المفترض أن يتخذ المدار الذري شكلاً يسمح له بالتداخل بشكل أكبر مع مدار الذرة المجاورة. يمكن للمدار الذري أن يغير شكله فقط من خلال الاندماج مع المدارات الذرية الأخرى لتماثل مختلف للذرة نفسها. نتيجة للجمع بين المدارات المختلفة (s ، p ، d) ، تنشأ مدارات ذرية جديدة ذات شكل وسيط ، والتي تسمى هجين .

يسمى إعادة ترتيب المدارات الذرية المختلفة إلى مدارات جديدة متوسطة الشكل تهجين .

عدد المدارات الهجينة يساوي عدد المدارات الأصلية.لذلك ، مع مزيج من المدارات s و p (sp-hybridization) ، ينشأ مداريان هجينان ، موجهان بزاوية 180 درجة لبعضهما البعض ، الشكل 3 ، الجدول. 5 و 6.

(s + p) المدارات اثنان س - المدارات اثنان sp-hybrid

المدارات

الشكل 3 - س - تهجين مدارات التكافؤ

الجدول 6 - تشكيل المدارات الهجينة

الجدول 7 - تكوين بعض جزيئات الفترتين V و VI

تكون الرابطة الكيميائية التي تشكلها إلكترونات المدارات الهجينة أقوى من الرابطة التي تتضمن إلكترونات المدارات غير الهجينة ، حيث يحدث التداخل أثناء التهجين في أكثر. تشكل المدارات الهجينة روابط s فقط.

المدارات التي لديها طاقات قريبة يمكن أن تخضع للتهجين.بالنسبة للذرات ذات الشحنة النووية الصغيرة ، فإن المدارات s و p هي فقط مناسبة للتهجين. هذا هو أكثر ما يميز عناصر الفترة الثانية من المجموعات من الثاني إلى السادس ، الجدول. 6 و 7.

في مجموعات من أعلى إلى أسفلمع زيادة نصف قطر الذرة ، القدرة على التكوين روابط تساهميةيضعف ، ويزداد الاختلاف في طاقات الإلكترونات s و p ، وتقل احتمالية تهجينها.

تحدد المدارات الإلكترونية المشاركة في تكوين الروابط واتجاهها المكاني الشكل الهندسي للجزيئات.

الشكل الخطي للجزيئات. تتشكل المركبات التي لها شكل جزيئي خطي عن طريق التداخل:

1. مداريان s (رابطة s - s): H 2 ، Na 2 ، K 2 ، إلخ.

2. s - و p-orbitals (s - p bond): HC1 ، HBr ، إلخ.

3. مداريان p (رابطة p - p): F 2 ، C1 2 ، Br 2 ، إلخ.

s-s s-p p-p

الشكل 4 - الجزيئات الخطية

يتكون الشكل الخطي للجزيئات أيضًا من ذرات بعض عناصر المجموعة الثانية مع ذرات الهيدروجين أو الهالوجين (BeH 2 ، BeG 2 ، ZnG 2). دعونا نفكر في تكوين جزيئات BeCl 2. تحتوي ذرة البريليوم في حالة مثارة على إلكترونين غير متزاوجين (2s l و 2p 1) ، لذلك يحدث التهجين sp ، حيث يتم تكوين مداري sp-hybrid ، يقعان بزاوية 180 درجة بالنسبة لبعضهما البعض (انظر التهجين المداري). عندما يتفاعل البريليوم مع الهالوجينات ، يتداخل مداريان هجين sp من ذرة البريليوم مع المدارات p لذرتي كلور ، مما ينتج عنه جزيء خطي ، الشكل. 5.

الشكل 5 - جزيء BeCl 2 الخطي

الشكل الثلاثي للجزيئات يحدث في تكوين البورون وهاليدات الألومنيوم. تحتوي ذرة الروبوت المُثارة على ثلاثة إلكترونات غير مقترنة (2s 1 و 2p 2). عند تكوين روابط كيميائية ، يحدث تهجين sp 2 ويتم تكوين ثلاثة sp 2 - مدارات هجينة تقع في نفس المستوى وموجهة لبعضها البعض بزاوية 120 درجة ، الشكل. 6.

(s + p + p) - ثلاثة sp 2 - هجين

المدارات

الشكل 6 - sp 2 - تهجين مدارات التكافؤ (أ) و

الجزيء الثلاثي BCl 3 (ب)

عندما يتفاعل البورون مع الكلور ، تتداخل ثلاث مدارات هجينة من sp 2 من ذرة البورون مع المدارات p لثلاث ذرات كلور ، مما ينتج عنه جزيء له شكل مثلث مسطح. زاوية الرابطة في جزيء BCl 3 هي 120 درجة.

شكل رباعي السطوح للجزيء خصائص مركبات عناصر المجموعة الرابعة المجموعة الفرعية الرئيسيةمع الهالوجينات والهيدروجين. لذلك ، تحتوي ذرة الكربون في الحالة المثارة على أربعة إلكترونات غير مقترنة (2s 1 و 2p 3) ، لذلك يحدث التهجين sp ، حيث يتم تشكيل أربعة مدارات هجينة ، تقع بزاوية 109.28 درجة لبعضها البعض ، الشكل. 7.

(s + p + p + p) - أربعة sp 3 - هجين

المدارات

الشكل 7 - sp 3 - تهجين مدارات التكافؤ (أ) و

جزيء الميثان رباعي السطوح (ب)

عندما تتداخل أربع مدارات هجينة sp 3 من ذرة كربون ومدارات s لأربع ذرات هيدروجين ، يتشكل جزيء ميثان ، له شكل رباعي السطوح. زاوية الرابطة 109.28 درجة.

تمت المراجعة الأشكال الهندسيةالجزيئات (خطية ، مثلثة ، رباعي السطوح) مثالية(حكم جيليسبي).

على عكس المركبات المذكورة أعلاه ، فإن جزيئات عناصر المجموعتين V و VI من المجموعات الفرعية الرئيسية لها أزواج وحيدة من الإلكترونات التكافؤ ، وبالتالي فإن الزوايا بين الروابط تكون أصغر مقارنة بالجزيئات المثالية.

الشكل الهرمي للجزيئات يحدث في التشكيل مركبات الهيدروجينعناصر من مجموعات V للمجموعة الفرعية الرئيسية. عندما يتم تكوين رابطة كيميائية ، على سبيل المثال ، في ذرة النيتروجين ، وكذلك في ذرة الكربون ، يحدث تهجين sp 3 ويتم تشكيل أربعة مدارات هجينة sp 3 ، والتي يتم توجيهها بزاوية 109.28 حول بعضها البعض. لكن على عكس ذرة الكربون في ذرة النيتروجين ، لا تشارك مدارات الإلكترون الواحد فقط في التهجين(2p 3) ، ولكن أيضًا ثنائي الإلكترون(2 ثانية 2). لذلك ، من أصل أربعة مدارات هجينة sp 3 ، ثلاثة منها بها إلكترون واحد لكل منها (مدار إلكترون واحد) ، وتشكل هذه المدارات روابط مع ثلاث ذرات هيدروجين. لا يشارك المدار الرابع مع زوج من الإلكترونات غير المشترك في تكوين الرابطة. جزيء NH 3 له شكل هرم ، شكل التين. ثمانية.

الشكل 8 - جزيء الأمونيا الهرمي

توجد ذرة نيتروجين في الجزء العلوي من الهرم ، وفي زوايا (مثلث) القاعدة توجد ذرات هيدروجين. زاوية الرابطة 107.3 درجة. يرجع انحراف الزاوية عن رباعي السطوح (109.28 درجة) إلى التنافر بين الزوج الوحيد من الإلكترونات في المدار الهجين الرابع sp 3 وأزواج الترابط في المدارات الثلاثة الأخرى ، أي. المداري الهجين sp 3 بزوج وحيد من الإلكترونات يصد المدارات الثلاثة الأخرى لرابطة N-H بعيدًا عن نفسه ، مما يقلل من الزاوية إلى 107.3 درجة.

وفقًا لقاعدة Gillespie: إذا كانت الذرة المركزية تنتمي إلى عناصر الفترة الثالثة أو الفترات اللاحقة ، وكانت الذرات الطرفية تنتمي إلى عناصر كهرسلبية أقل من الهالوجينات ، فإن تكوين الروابط يتم من خلال مدارات p نقية وزوايا الرابطة تصبح »90 درجة ، لذلك ، بالنسبة لنظائر النيتروجين (P ، As ، Sb) لم يتم ملاحظة تهجين المدارات في جزيئات مركبات الهيدروجين. على سبيل المثال ، تشارك ثلاثة إلكترونات غير متزاوجة (3s 2 و 3p 3) ، والتي تقع مداراتها الإلكترونية في ثلاثة اتجاهات متعامدة بشكل متبادل ، وإلكترونات s لثلاث ذرات هيدروجين في تكوين جزيء الفوسفين (PH 3). تقع الروابط على طول المحاور الثلاثة للمدارات p. الجزيئات الناتجة ، مثل جزيئات NH 3 ، لها شكل هرمي ، ولكن على عكس جزيء NH 3 ، في جزيء PH 3 ، تكون زاوية الرابطة 93.3 درجة ، وفي مركبات AsH 3 و SbH 3 تبلغ 91.8 و 91.3 ، على التوالي . ° ، شكل 9 وعلامة التبويب. أربعة.

الشكل 9 - جزيء PH 3

سيشغل الزوج الوحيد من الإلكترونات المدار غير المترابط.

الشكل الزاوي للجزيئات تشكل مركبات الهيدروجين من عناصر المجموعة السادسة من المجموعة الفرعية الرئيسية. تعتبر السمات المدروسة لتكوين الروابط في مركبات عناصر المجموعة V أيضًا من سمات مركبات الهيدروجين لعناصر المجموعة السادسة. لذلك ، في جزيء الماء ، تكون ذرة الأكسجين ، مثل ذرة النيتروجين ، في حالة تهجين sp 3. من بين المدارات الأربعة sp 3 الهجينة ، يوجد اثنان لكل منهما إلكترون واحد ؛ هذه المدارات تشكل روابط مع ذرتين من الهيدروجين.

المدارات الأخرى من أربعة مدارات هجينة sp 3 تحتوي كل منها على زوج وحيد من الإلكترونات ولا تشارك في تكوين الرابطة.

جزيء H 2 O له شكل زاوي ، زاوية الرابطة 104.5 درجة. إن انحراف قيمة الزاوية عن الواحد رباعي السطوح يرجع إلى حد أكبر إلى التنافر من زوجين منفردين من الإلكترونات ، الشكل. عشرة.

الشكل 10 - جزيء الماء الزاوي

H 2 S، H 2 Se، H 2 Te لهما شكل زاوي من الجزيئات فقط نظائر الأكسجين ، يتم تكوين الروابط في H 2 E المتصل من خلال مدارات p نقية(قاعدة Gillespie) ، لذا فإن زوايا الرابطة هي »90 درجة. لذلك ، في جزيئات H 2 S و H 2 Se و H 2 Te ، فإنها تساوي على التوالي 92 ؛ 91 ؛ 89.5 درجة.

الجدول 8 - جزيئات مركبات الهيدروجين لعناصر الفترة الثانية