أنواع التهجين في الكيمياء .. وأمثلة عليها

ماهو التهجين في الكيمياء

يُعرَّف

التهجين

بأنه مفهوم خلط مداريين ذريين بنفس مستويات الطاقة لإعطاء نوع جديد من المدارات المتدهورة ، يعتمد هذا الاختلاط على ميكانيكا الكم ، يمكن للمدارات الذرية من نفس مستوى الطاقة أن تشارك فقط في التهجين ويمكن أيضًا أن تشارك كل من المدارات الكاملة المملوءة ونصف المملوءة في هذه العملية ، بشرط أن يكون لها طاقة متساوية.

أثناء عملية التهجين ، يتم خلط المدارات الذرية ذات الطاقة المتشابهة معًا مثل خلط اثنين من المدارات “s” أو مداريان “p” أو خلط مدار “s” مع مدار “p” أو “s” مع المدار ‘d’.

أنواع التهجين مع الأمثلة

بناءً على أنواع المدارات المشاركة في الخلط ، يمكن تصنيف التهجين إلي sp3 ، sp2 ، sp ، sp3d ، sp3d2 ، sp3d3 ، وسوف نناقش الأنواع المختلفة من التهجين ، إلى جانب أمثله فيما يلي:

التهجين sp

يُلاحظ تهجين sp عندما يكون مدار واحد s و p مداري في نفس الغلاف الرئيسي لمزيج ذرة لتشكيل مداريتين مكافئتين جديدتين ، تسمى المدارات الجديدة المتكونة  sp المدارات المهجنة ، وتشكل جزيئات خطية بزاوية 180 درجة.

يتضمن هذا النوع من التهجين خلط مدار مداري واحد ومداري ‘p’ واحد من الطاقة المتساوية لإعطاء مدار هجين جديد يُعرف باسم مدار sp مهجن ، ويُطلق على sp التهجين أيضًا التهجين القطري.

يحتوي كل مدار sp مهجن على عدد متساوٍ من الحرفين s و p ، أي 50٪ s و p.

أمثلة على التهجين sp

• 
  جميع المركبات من البريليوم مثل BEF 2 ، بيه 2،  BeCl 2.
  
• 
  جميع مركبات الرابطة الثلاثية المحتوية على الكربون مثل C2H2.
  

التهجين  sp 2

يُلاحظ  تهجين  sp 2 عندما يكون مداري واحد s واثنان من p من نفس الغلاف لمزيج ذرة لتشكيل 3 مدارات مكافئة ، تسمى المدارات الجديدة المتكونة  sp 2  المدارات الهجينة.

يسمى الجسر hy 2  أيضًا التهجين الثلاثي الزوايا ، وهو تهجين ينطوي على خلط مداري واحد ومدارين من فئة p من الطاقة المتساوية لإعطاء مدار هجين جديد يُعرف باسم sp 2 .

خليط من المداري s و p يتكون في تناظر ثلاثي الزوايا ويتم الحفاظ عليه عند 120 0 .

تظل جميع المدارات الهجينة الثلاثة في مستوى واحد وتصنع زاوية 120 درجة مع بعضها البعض ، كل من المدارات الهجينة المكونة لها 33.33٪ s حرف و 66.66٪ حرف “p”.

و الجزيئات التي ترتبط ذرة المركزية إلى 3 الذرات وهو SP2 تهجين لها أي الثلاثي مستو الشكل.

مثال


التهجين  sp 2

• 
  جميع مركبات البورون مثل BF 3 ، BH 3
  
• 
  جميع مركبات الكربون المحتوية على رابطة كربون-كربون مزدوجة ، الإيثيلين (C 2 H 4 ).
  

التهجين sp 3 d

يتضمن التهجين sp 3 d خلط المدارات 3p والمداري 1d لتشكيل 5 مدارات مهجنة sp3d ذات طاقة متساوية ، لديهم هندسة مثلثية ثنائية الهرم.

يشكل خليط المدارات s و p و d تناظر ثلاثي الزوايا ثنائي الهرمي.

وتوجد ثلاث مدارات هجينة في المستوى الأفقي المائل بزاوية 120 درجة لبعضها البعض والمعروفة باسم المدارات الاستوائية.

ويقع المداران المتبقيان في المستوى الرأسي عند مستوى 90 درجة من المدارات الاستوائية المعروفة باسم المدارات المحورية.

مثال على التهجين sp 3 d

• 
  التهجين في خماسي كلوريد الفوسفور (PCl 5 )
  

تهجين Sp3d2

يحتوي تهجين Sp3d2 على مدارات 1s و 3p و 2d ، والتي تخضع للاختلاط لتشكيل 6 مدارات هجينة متطابقة sp3d2 ، هذه المدارات الستة موجهة نحو زوايا المجسم الثماني ، ويميلان بزاوية 90 درجة لبعضهما البعض.

معلومات أساسية عن التهجين في الكيمياء

• 
  المدارات الذرية ذات الطاقات المتساوية تخضع للتهجين.
  
• 
  عدد المدارات الهجينة المتكونة يساوي عدد اختلاط المدارات الذرية.
  
• 
  ليس من الضروري أن تشارك جميع المدارات نصف الممتلئة في التهجين ، حتى المدارات المملوءة بالكامل مع طاقات مختلفة قليلاً يمكن أن تشارك أيضًا.
  
• 
  يحدث التهجين فقط أثناء تكوين الرابطة وليس في ذرة غازية معزولة.
  
• 
  يمكن توقع شكل الجزيء إذا كان تهجين الجزيء معروفًا.
  
• 
  دائمًا ما يكون للفص الأكبر في المدار الهجين علامة موجبة ، بينما يحتوي الفص الأصغر على الجانب الآخر على علامة سلبية.
  

شرح الأشكال الأساسية للتهجين

• 
  الخطي
  
  
  : مجموعتان إلكترونيتان متورطتان في تهجين sp ، الزاوية بين المدارات هي 180 درجة.
  
• 
  مستو ثلاثي
  
  
  : ثلاث مجموعات إلكترونية متورطة تؤدي إلى تهجين sp2 ، الزاوية بين المدارات 120 درجة.
  
• 
  رباعي السطوح
  
  
  : أربع مجموعات إلكترونية متورطة تؤدي إلى تهجين sp3 ، الزاوية بين المدارات هي 109.5 درجة.
  
• 
  مثلث ثنائي
  
  
  : خمس مجموعات إلكترونية متورطة تؤدي إلى تهجين sp3d ، الزاوية بين المدارات هي 90 درجة ، 120 درجة.
  
• 
  ثماني السطوح:
  
  
  ست مجموعات إلكترونية متورطة تؤدي إلى تهجين sp3d2 ، الزاوية بين المدارات هي 90 درجة.[1]
  

أسئلة عن التهجين في الكيمياء

من بين sp و sp2 و sp3 ، أي مدار هجين أكثر


كهرسلبية؟

النسبة المئوية للحرف s في الكربون المهجن sp و sp2 و sp3 هي 50٪ و 33.33٪ و 25٪ على التوالي.

نظرًا للشكل الكروي للمدار s ، تنجذب النواة بالتساوي من جميع الاتجاهات ، لذلك سيكون المدار الهجين ذو الحرف s أقرب إلى النواة وبالتالي يكون أكثر كهرسلبية ، ومن ثم فإن الكربون sp المهجن يكون أكثر كهرسلبية من sp2 و sp3.

لماذا المدار الهجين أثناء التهجين أفضل من الذرات الأم؟

السبب الذي يجعل المدار الهجين أفضل من والديهم أن:

• 
  الوالدين
  
  
  : لأنها اتجاهية على عكس المدار s.
  
• 
  الأصل p:
  
  
  لأنه يحتوي على طاقة أقل من p المداري.
  

ما هي المدارات الهجينة؟

يمكن تعريف المدارات الهجينة على أنها مزيج من المدارات الذرية القياسية مما يؤدي إلى تكوين مدارات ذرية جديدة.

أثناء التهجين ، تمتلك المدارات الهجينة هندسة مختلفة للترتيب المداري والطاقات عن المدارات الذرية القياسية ، أيضًا يقلل التداخل المداري من طاقة الجزيء ، المدارات الهجينة المتدهورة تكونت من المدارات الذرية القياسية:

• 
  1s و 1 p: sp المدارات
  
• 
  1s و 2 p: sp2 المدارات
  
• 
  1s و 3p: sp3 المدارات
  
• 
  1s و 3p و 1d: sp3d المدارات
  
• 
  1s و 3 p و 2d: sp3d2 المدارات
  

ما هو الفرق بين تهجين sp و sp2 و sp3؟

يحدث تهجين sp بسبب خلط مداري ذري واحد s وواحد p ، تهجين sp2 هو خلط مداري ذري واحد s واثنين p و sp3 تهجين هو خلط مدارات ذرية واحدة s وثلاثة p.

اشرح sp3 التهجين في الميثان؟

يتم تهجين 2s وجميع مدارات الكربون الثلاثة (3p) لتشكيل أربعة مدارات sp3 ، وترتبط هذه المدارات الهجينة بأربع ذرات من الهيدروجين من خلال التداخل المداري sp3-s مما ينتج عنه CH4 (الميثان) ، هندسة الترتيب المداري بسبب تنافر الإلكترون الأدنى هو رباعي السطوح.

لماذا يبدو جزيء أميد sp3 مهجنًا ولكنه sp2؟

ستتغير عملية التهجين العامة إذا كانت الذرة إما محاطة بمدارين p أو أكثر أو لديها زوج وحيد للقفز إلى مدار p ، لذلك في حالة جزيء الأميد ، يذهب الزوج الوحيد إلى مدار ap للحصول على 3 مدارات p متوازية متجاورة (اقتران).

ما الذي ينتج عنه تهجين sp و sp2 و sp3؟

ينتج عن تهجين Sp و sp2 مداري p غير مهجنين وواحد على التوالي بينما في تهجين sp3 لا توجد.

اشرح الفرق بين المدارات الجزيئية والمختلطة


؟

تؤدي التفاعلات بين المدارات الذرية لذرتين مختلفتين إلى


مدارات جزيئية


.

بينما عندما تتفاعل المدارات الذرية لنفس الذرة فإنها تشكل


مدارات هجينة


.[1]