تتيح طريقة رابطة التكافؤ شرح الخصائص المكانية للعديد من الجزيئات بوضوح. ومع ذلك، فإن الفكرة المعتادة عن أشكال المدارات ليست كافية للإجابة على السؤال لماذا، إذا كانت الذرة المركزية مختلفة - س, ص, د- مدارات التكافؤ، والروابط التي تشكلها في الجزيئات ذات البدائل المتماثلة تكون متكافئة في طاقتها وخصائصها المكانية. في عشرينيات القرن التاسع عشر، اقترح لينوس بولينج مفهوم تهجين مدارات الإلكترون. التهجين هو نموذج تجريدي لمحاذاة المدارات الذرية في الشكل والطاقة.

يتم عرض أمثلة على الأشكال المدارية الهجينة في الجدول 5.

الجدول 5. الهجين س، س 2 , sp 3 مدارات

يعد مفهوم التهجين مناسبًا للاستخدام عند شرح الشكل الهندسي للجزيئات وحجم زوايا الرابطة (أمثلة للمهام 2-5).

خوارزمية تحديد هندسة الجزيئات باستخدام طريقة BC:

أ. حدد الذرة المركزية وعدد الروابط مع الذرات الطرفية.

ب. رسم التكوينات الإلكترونية لجميع الذرات التي يتكون منها الجزيء والصور الرسومية للمستويات الإلكترونية الخارجية.

الخامس. ووفقا لمبادئ طريقة BC، فإن تكوين كل رابطة يتطلب زوجا من الإلكترونات، في الحالة العامة، واحدا من كل ذرة. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الإلكترونات غير المتزاوجة للذرة المركزية، فيجب افتراض إثارة الذرة مع انتقال أحد أزواج الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى.

د- افترض الحاجة إلى التهجين ونوعه، مع الأخذ في الاعتبار جميع الروابط، وبالنسبة لعناصر الفترة الأولى، الإلكترونات غير المتزاوجة.

هـ - بناءً على الاستنتاجات المذكورة أعلاه، ارسم المدارات الإلكترونية (مهجنة أم لا) لجميع الذرات في الجزيء وتداخلها. استنتج استنتاجًا حول هندسة الجزيء والقيمة التقريبية لزوايا الرابطة.

و. تحديد درجة قطبية الرابطة بناءً على قيم السالبية الكهربية للذرات (الجدول 6) تحديد وجود عزم ثنائي القطب بناءً على موقع مراكز ثقل الشحنات الموجبة والسالبة و/أو تماثل مركب.

الجدول 6. قيم السالبية الكهربية لبعض العناصر حسب بولينج

أمثلة على المهام

التمرين 1. وصف الرابطة الكيميائية في جزيء ثاني أكسيد الكربون باستخدام طريقة BC.

الحل (الشكل 25)

أ. ارسم التكوينات الإلكترونية لجميع الذرات التي يتكون منها الجزيء.

ب. لتكوين رابطة، من الضروري إنشاء أزواج إلكترونية اجتماعية

الشكل 25. مخطط تكوين الرابطة في جزيء ثاني أكسيد الكربون (بدون التهجين المداري)

الاستنتاج: يوجد في جزيء ثاني أكسيد الكربون رابطة ثلاثية C≡O

بالنسبة لجزيء ثاني أكسيد الكربون، يمكننا أن نفترض وجوده sp- تهجين مدارات الذرتين (الشكل 26). توجد الإلكترونات المقترنة غير المشاركة في تكوين الرابطة sp- المداري الهجين.

الشكل 26. مخطط تكوين الرابطة في جزيء ثاني أكسيد الكربون (مع مراعاة تهجين المدارات)

المهمة 2.استنادًا إلى طريقة BC، افترض البنية المكانية لجزيء BeH 2 وحدد ما إذا كان الجزيء ثنائي القطب.

ويرد حل المشكلة في الجدول 7.

الجدول 7. تحديد هندسة جزيء BeH 2

	التكوين الإلكترونية		ملحوظات
أ.			الذرة المركزية هي البريليوم. يحتاج إلى تكوين رابطتين مع ذرات الهيدروجين
ب.	ح: 1 س 1 كن: 2 س 2		تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون غير مزدوج، بينما تحتوي ذرة البريليوم على جميع إلكتروناتها مقترنة، ويجب أن تنتقل إلى حالة مثارة
الخامس.	ح: 1 س 1 كن*: 2 س 1 2ص 1		إذا ارتبطت ذرة هيدروجين مع البريليوم بسبب 2 س- إلكترون البريليوم، والآخر - بسبب 2 ص- إلكترون البريليوم، فإن الجزيء لن يكون له تناظر، وهو أمر غير مبرر طاقيًا، ولن تكون روابط Be-H متكافئة.
ز.	ح: 1 س 1 كن*: 2( sp) 2		وينبغي افتراض أن هناك sp-تهجين
د.			اثنين sp- المدارات الهجينة تقع بزاوية 180 درجة، وجزيء BeH 2 خطي
ه.		السالبية الكهربية χ H = 2.1، χ Be = 1.5، وبالتالي فإن الرابطة قطبية تساهمية، ويتم تحويل كثافة الإلكترون إلى ذرة الهيدروجين، وتظهر عليها شحنة سالبة صغيرة δ–. على ذرة البريليوم δ+. منذ مراكز الثقل الإيجابية و شحنة سالبةمتزامنًا (وهو متماثل)، فإن الجزيء ليس ثنائي القطب.

سيساعد المنطق المماثل في وصف هندسة الجزيئات sp 2 و sp 3- المدارات الهجينة (الجدول 8).

الجدول 8. هندسة جزيئات BF 3 وCH 4

المهمة 3.استنادًا إلى طريقة BC، افترض البنية المكانية لجزيء H 2 O وحدد ما إذا كان الجزيء ثنائي القطب. هناك حلان محتملان، موضحان في الجدولين 9 و10.

الجدول 9. تحديد هندسة جزيء H 2 O (بدون التهجين المداري)

	التكوين الإلكترونية	صورة بيانيةمدارات المستوى الخارجي	ملحوظات
أ.
ب.	ح: 1 س 1 س: 2 س 2 2ص 4
الخامس.			يوجد ما يكفي من الإلكترونات غير المتزاوجة لتكوين رابطتين ϭ مع ذرات الهيدروجين.
ز.			يمكن إهمال التهجين
د.
ه.

وبالتالي، يجب أن يكون لجزيء الماء زاوية رابطة تبلغ حوالي 90 درجة. ومع ذلك، فإن الزاوية بين الروابط تبلغ حوالي 104 درجة.

يمكن تفسير ذلك

1) تنافر ذرات الهيدروجين الموجودة بالقرب من بعضها البعض.

2) تهجين المدارات (الجدول 10).

الجدول 10. تحديد هندسة جزيء H 2 O (مع مراعاة تهجين المدارات)

	التكوين الإلكترونية	التمثيل البياني لمدارات المستوى الخارجي	ملحوظات
أ.			الذرة المركزية هي الأكسجين. يحتاج إلى تكوين رابطتين ϭ مع ذرات الهيدروجين.
ب.	ح: 1 س 1 س: 2 س 2 2ص 4		تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون غير مزدوج، بينما تحتوي ذرة الأكسجين على إلكترونين غير مزدوجين.
الخامس.			تحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون غير مزدوج، بينما تحتوي ذرة الأكسجين على إلكترونين غير مزدوجين.
ز.			زاوية 104 درجة تشير إلى وجود sp 3- التهجين.
د.			اثنين spتقع المدارات الهجينة الثلاثة بزاوية 109 درجة تقريبًا، ويكون جزيء H 2 O قريبًا من شكل رباعي السطوح، ويتم تفسير الانخفاض في زاوية الرابطة من خلال تأثير زوج الإلكترون غير المرتبط.
ه.		السالبية الكهربية χ Н = 2.1، χ О = 3.5، وبالتالي فإن الرابطة قطبية تساهمية، وتنتقل كثافة الإلكترون إلى ذرة الأكسجين، وتظهر عليها شحنة سالبة صغيرة 2δ– على ذرة الهيدروجين δ+. وبما أن مراكز ثقل الشحنات الموجبة والسالبة غير متطابقة (فهي غير متماثلة)، فإن الجزيء يكون ثنائي القطب.

يسمح المنطق المماثل بتفسير زوايا الرابطة في جزيء الأمونيا NH 3 . التهجين التي تنطوي على غير مقسمة أزواج الإلكترون، يُفترض عادةً فقط بالنسبة لمدارات ذرات عناصر الفترة الثانية. زوايا الرابطة في الجزيئات H 2 S = 92 درجة، H 2 Se = 91 درجة، H 2 Te = 89 درجة. ويلاحظ الشيء نفسه في السلسلة NH 3، РH 3، AsH 3. عند وصف هندسة هذه الجزيئات، تقليديًا، إما أنها لا تلجأ إلى مفهوم التهجين، أو أنها تفسر الانخفاض في زاوية رباعي السطوح من خلال التأثير المتزايد للزوج الوحيد.

مفهوم التهجين

مفهوم تهجين المدارات الذرية التكافؤاقترحه الكيميائي الأمريكي لينوس بولينج للإجابة على السؤال لماذا، إذا كانت الذرة المركزية لها مدارات تكافؤ مختلفة (s، p، d)، فإن الروابط التي تشكلها في الجزيئات متعددة الذرات التي لها نفس الروابط تصبح متكافئة في طاقتها و الخصائص المكانية.

تعتبر مفاهيم التهجين أساسية في طريقة رابطة التكافؤ. التهجين في حد ذاته ليس عملية فيزيائية حقيقية، ولكنه مجرد نموذج مناسب يسمح للمرء بشرح البنية الإلكترونية للجزيئات، ولا سيما التعديلات الافتراضية للمدارات الذرية أثناء تكوين رابطة كيميائية تساهمية، وعلى وجه الخصوص، محاذاة الأطوال الروابط الكيميائية وزوايا الروابط في الجزيء.

تم تطبيق مفهوم التهجين بنجاح على الوصف النوعي للجزيئات البسيطة، ولكن تم توسيعه لاحقًا ليشمل الجزيئات الأكثر تعقيدًا. وعلى عكس نظرية المدارات الجزيئية، فهي ليست نظرية كمية بحتة؛ على سبيل المثال، فهي غير قادرة على التنبؤ بأطياف الإلكترون الضوئي حتى لجزيئات بسيطة مثل الماء. يستخدم حاليا بشكل رئيسي للأغراض المنهجية وفي الكيمياء العضوية الاصطناعية.

وينعكس هذا المبدأ في نظرية جيليسبي-نيهولم في تنافر أزواج الإلكترونات. الأول والأكثر قاعدة مهمةوالتي صيغت على النحو التالي:

"تتبنى أزواج الإلكترونات ترتيبًا على غلاف التكافؤ للذرة حيث تكون متباعدة قدر الإمكان عن بعضها البعض، أي أن أزواج الإلكترونات تتصرف كما لو كانت تتنافر".

القاعدة الثانية هي ذلك "جميع أزواج الإلكترونات الموجودة في غلاف إلكترون التكافؤ تعتبر موجودة على نفس المسافة من النواة".

أنواع التهجين

س التهجين

يحدث عندما يختلط مدار واحد مع مدار واحد. يتم تشكيل مدارين ذريين مكافئين يقعان خطيًا بزاوية 180 درجة وموجهتين في اتجاهات مختلفة من نواة ذرة الكربون. يقع المداران p غير الهجينان المتبقيان في طائرات متعامدة بشكل متبادل ويشاركان في تكوين روابط π أو يشغلان أزواجًا وحيدة من الإلكترونات.

س 2 التهجين

يحدث عندما يتم خلط مدار s ومدارين p. تتشكل ثلاثة مدارات هجينة ذات محاور تقع في نفس المستوى وموجهة إلى رؤوس المثلث بزاوية 120 درجة. يكون المدار الذري p غير الهجين متعامدًا على المستوى، وعادةً ما يشارك في تكوين روابط π

س 3 التهجين

يحدث عندما تختلط مدارات s وثلاثة مدارات p لتشكل أربعة مدارات هجينة sp3 متساوية في الشكل والطاقة. يمكن أن تشكل أربع روابط σ مع ذرات أخرى أو تمتلئ بأزواج وحيدة من الإلكترونات.

يتم توجيه محاور المدارات الهجينة sp3 نحو رؤوس رباعي الأسطح المنتظم. زاوية رباعي السطوح بينهما هي 109°28"، وهو ما يتوافق مع أدنى طاقة تنافر للإلكترون. أيضًا، يمكن للمدارات sp3 أن تشكل أربع روابط σ مع ذرات أخرى أو تكون مليئة بأزواج وحيدة من الإلكترونات.

التهجين والهندسة الجزيئية

إن مفهوم تهجين المدارات الذرية يكمن وراء نظرية جيليسبي-نيهولم لتنافر زوج الإلكترونات. يتوافق كل نوع من أنواع التهجين مع اتجاه مكاني محدد بدقة للمدارات الهجينة للذرة المركزية، مما يسمح باستخدامه كأساس للمفاهيم الكيميائية المجسمة في الكيمياء العضوية.

يوضح الجدول أمثلة على المراسلات بين أكثر أنواع التهجين شيوعًا والبنية الهندسية للجزيئات، بافتراض أن جميع المدارات الهجينة تشارك في تكوين روابط كيميائية (لا توجد أزواج إلكترونية وحيدة).

نوع التهجين	رقم المدارات الهجينة	الهندسة	بناء	أمثلة
sp	2	خطي		BeF 2 , CO 2 , NO 2 +
س 2	3	الثلاثي		فرنك بلجيكي 3، رقم 3 -، ثاني أكسيد الكربون 3 2-
س 3	4	رباعي السطوح		CH 4، ClO 4 -، SO 4 2-، NH 4 +
دي اس بي 2	4	شقة مربعة		ني (CO) 4، XeF4
س 3 د	5	سداسي السطوح		PCl5، AsF5
س 3 د 2	6	ثماني السطوح		SF 6، الحديد (CN) 6 3-، CoF 6 3-

روابط

الأدب

• بولينج ل.طبيعة الرابطة الكيميائية / Transl. من الانجليزية إم إي دياتكينا. إد. البروفيسور Y. K. سيركينا. - م. ل: جوسكيميزدات، 1947. - 440 ص.
• بولينج ل.كيمياء عامة. لكل. من الانجليزية - م: مير، 1974. - 846 ص.
• مينكين في آي، سيمكين بي يا، مينيايف آر إم.نظرية التركيب الجزيئي. - روستوف على نهر الدون: فينيكس، 1997. - ص 397-406. - ردمك 5-222-00106-7
• جيليسبي ر.هندسة الجزيئات / ترجمة. من الانجليزية E. Z. Zasorina و V. S. Mastryukov، أد. يو ايه بينتينا. - م: مير، 1975. - 278 ص.

أنظر أيضا

ملحوظات

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

تهجين المدارات الذرية والهندسة الجزيئية

من الخصائص المهمة للجزيء الذي يتكون من أكثر من ذرتين هو التكوين الهندسي.تم تحديده الموقف النسبيالمدارات الذرية تشارك في تكوين الروابط الكيميائية.

لا يمكن تداخل السحب الإلكترونية إلا مع وجود اتجاه نسبي معين للسحب الإلكترونية؛ وفي هذه الحالة تقع منطقة التداخل في اتجاه معين بالنسبة للذرات المتفاعلة.

الجدول بالحجم الكامل: تهجين المدارات والتكوين المكاني للجزيئات

ذرة البريليوم المثارة لها تكوين 2s 1 2p 1، وذرة البورون المثارة لها تكوين 2s 1 2p 2، وذرة الكربون المثارة لها تكوين 2s 1 2p 3. لذلك، يمكننا أن نفترض أن المدارات الذرية ليست هي نفسها، ولكن مختلفة يمكن أن تشارك في تكوين الروابط الكيميائية. على سبيل المثال، في المركبات مثل BeCl 2، BeCl 3، CCl 4 يجب أن تكون هناك روابط ذات قوة واتجاه غير متساويين، ويجب أن تكون روابط σ من المدارات p أقوى من روابط المدارات s، لأن بالنسبة للمدارات p، هناك ظروف 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 متكافئة. وقد قدم سلاتر وبولينج تفسيرا لذلك. وخلصوا إلى أن المدارات المختلفة، التي لا تختلف كثيرًا في الطاقة، تشكل عددًا مماثلاً من المدارات الهجينة. تتشكل المدارات الهجينة (المختلطة) من مدارات ذرية مختلفة. عدد المدارات الهجينة يساوي عدد المدارات الذرية المشاركة في التهجين. المدارات الهجينة متطابقة في شكل السحابة الإلكترونية والطاقة. بالمقارنة مع المدارات الذرية، فهي أكثر استطالة في اتجاه تكوين الروابط الكيميائية وبالتالي توفر تداخلًا أفضل للسحب الإلكترونية.

يتطلب تهجين المدارات الذرية طاقة، لذا فإن المدارات الهجينة في الذرة المعزولة تكون غير مستقرة وتميل إلى التحول إلى AOs نقية. عندما تتشكل الروابط الكيميائية، تستقر المدارات الهجينة. بسبب الروابط القوية التي تشكلها المدارات الهجينة، يتم إطلاق المزيد من الطاقة من النظام وبالتالي يصبح النظام أكثر استقرارًا.

يحدث تهجين sp، على سبيل المثال، أثناء تكوين هاليدات Be وZn وCo وHg (II). في حالة التكافؤتحتوي جميع الهاليدات المعدنية على إلكترونات s وp غير المتزاوجة عند مستوى الطاقة المناسب. عند تكوين جزيء، يشكل مدار واحد s وواحد p مدارين هجينين sp بزاوية 180 درجة.

تين. 3المدارات الهجينة sp

تظهر البيانات التجريبية أن هاليدات Be وZn وCd وHg(II) جميعها خطية وأن كلا الرابطتين لهما نفس الطول.

س 2 التهجين

نتيجة لتهجين مدار واحد s ومدارين 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

التهجين sp3 هو سمة من سمات مركبات الكربون. نتيجة تهجين مداري واحد وثلاثة

المدارات p ، يتم تشكيل أربعة مدارات هجينة sp 3 موجهة نحو رؤوس رباعي السطوح بزاوية بين المدارات 109.5 درجة. يتجلى التهجين في التكافؤ الكامل لروابط ذرة الكربون مع ذرات أخرى في المركبات، على سبيل المثال، في CH 4، CCl 4، C(CH 3) 4، إلخ.

الشكل 5س 3 التهجين

إذا كانت جميع المدارات الهجينة متصلة بنفس الذرات، فإن الروابط لا تختلف عن بعضها البعض. وفي حالات أخرى، تحدث انحرافات طفيفة عن زوايا الرابطة القياسية. على سبيل المثال، في جزيء الماء H 2 O، يوجد الأكسجين - sp 3 - الهجين في وسط رباعي السطوح غير المنتظم، حيث "تبدو" في رؤوسه ذرتان هيدروجين وزوجان وحيدان من الإلكترونات (الشكل 2). . يكون شكل الجزيء زاويًا عند النظر إليه من مراكز الذرات. زاوية الرابطة لـ HOH هي 105°، وهي قريبة جدًا من القيمة النظرية 109 س.

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

إذا لم يكن هناك تهجين ("المحاذاة" سندات O-H) ، ستكون زاوية الرابطة لـ HOH 90 درجة لأن ذرات الهيدروجين ستكون مرتبطة بمدارين متعامدين بشكل متبادل. في هذه الحالة، ربما سيبدو عالمنا مختلفًا تمامًا.

تشرح نظرية التهجين هندسة جزيء الأمونيا. ونتيجة لتهجين مدارات النيتروجين 2s وثلاثة 2p، يتم تكوين أربعة مدارات هجينة sp3. تكوين الجزيء عبارة عن رباعي وجوه مشوه، حيث تشارك ثلاثة مدارات هجينة في تكوين رابطة كيميائية، لكن الرابع الذي يحتوي على زوج من الإلكترونات لا يشارك. الزوايا بين سندات N-Hلا تساوي 90 درجة كما في الهرم، ولكنها أيضًا لا تساوي 109.5 درجة، أي ما يعادل رباعي السطوح.

الشكل 7 sp 3 - التهجين في جزيء الأمونيا

عندما تتفاعل الأمونيا مع أيون الهيدروجين، نتيجة للتفاعل بين المانحين والمتقبلين، يتم تشكيل أيون الأمونيوم، وتكوينه هو رباعي السطوح.

يفسر التهجين أيضًا الفرق في الزاوية بينهما اتصالات O-Hفي جزيء الماء الزاوية. نتيجة تهجين مدارات الأكسجين 2s وثلاثة 2p، يتم تشكيل أربعة مدارات هجينة sp3، يشارك اثنان منها فقط في تكوين رابطة كيميائية، مما يؤدي إلى تشويه الزاوية المقابلة لرباعي الأسطح .

الشكل 8تهجين sp3 في جزيء الماء

يمكن أن يشمل التهجين ليس فقط المدارات s وp، ولكن أيضًا المدارات d وf.

وبتهجين sp 3 d 2، تتشكل 6 سحب مكافئة. ويلاحظ في مركبات مثل 4-، 4-. في هذه الحالة، يكون للجزيء شكل المجسم الثماني:

أرز. 9د 2 س 3 - التهجين في أيون 4-

تتيح الأفكار حول التهجين فهم السمات الهيكلية للجزيئات التي لا يمكن تفسيرها بأي طريقة أخرى.

يؤدي تهجين المدارات الذرية (AO) إلى إزاحة السحابة الإلكترونية في اتجاه تكوين روابط مع الذرات الأخرى. ونتيجة لذلك، فإن مناطق التداخل في المدارات الهجينة تكون أكبر من المدارات النقية وتزداد قوة الرابطة.

تعليمات

خذ بعين الاعتبار جزيء أبسط الهيدروكربونات المشبعة، وهو الميثان. يبدو مثل هذا: CH4. النموذج المكاني للجزيء هو رباعي الاسطح. تشكل ذرة الكربون روابط مع أربع ذرات هيدروجين متماثلة تمامًا في الطول والطاقة. فيها، وفقًا للمثال أعلاه، يشارك 3 إلكترونات P و1 إلكترون S، والتي بدأ مدارها يتوافق تمامًا مع مدارات الإلكترونات الثلاثة الأخرى نتيجة لما حدث. يسمى هذا النوع من التهجين بالتهجين sp^3. إنها متأصلة في جميع النهايات.

لكن أبسط ممثل للمركبات غير المشبعة هو الإيثيلين. صيغته هي كما يلي: C2H4. ما نوع التهجين المتأصل في الكربون الموجود في جزيء هذه المادة؟ ونتيجة لذلك، يتم تشكيل ثلاثة مدارات على شكل "رقم ثمانية" غير متماثل يقع في نفس المستوى بزاوية 120 ^ 0 لبعضها البعض. تم تشكيلها بواسطة إلكترونات 1 – S و 2 – P. آخر ثالث ف - لم يعدل الإلكترون مداره، أي أنه بقي في شكل "ثمانية" عادية. يسمى هذا النوع من التهجين بالتهجين sp^2.

كيف تتشكل الروابط في الجزيء؟ دخل مداران مهجنان من كل ذرة في اتصال مع ذرتين من الهيدروجين. شكل المدار المهجن الثالث رابطة مع نفس المدار الآخر. والمدارات P المتبقية؟ لقد "انجذبوا" لبعضهم البعض على جانبي مستوى الجزيء. تكونت رابطة بين ذرات الكربون. وهي ذرات ذات رابطة "مزدوجة" وتتميز بـ sp^2.

ماذا يحدث في جزيء الأسيتيلين أم؟ صيغته هي كما يلي: C2H2. في كل ذرة كربون، يخضع إلكترونين فقط للتهجين: 1 -S و1 -P. ويحتفظ الإلكترونيان المتبقيان بالمدارات على شكل "ثمانيات منتظمة"، متداخلة" في مستوى الجزيء وعلى جانبيه. ولهذا السبب يسمى هذا النوع من التهجين sp - التهجين. إنه متأصل في الذرات ذات رابطة ثلاثية.

الجميع كلماتالموجودة في لغة معينة، يمكن تقسيمها إلى عدة مجموعات. وهذا مهم في تحديد كل من المعنى والوظائف النحوية كلمات. وإسناده إلى جهة معينة يكتب، يمكنك تعديله وفقًا للقواعد، حتى لو لم يسبق لك رؤيته من قبل. أنواع العناصر كلماتيتعامل علم المعجم مع تكوين اللغة.

سوف تحتاج

• - نص؛
• - القاموس.

تعليمات

اختر الكلمة التي تريد تحديد نوعها. إن انتمائه إلى جزء أو 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 يصادفك. تحديد ما إذا كان يسمي كائنًا أو جودة أو إجراءً أم لا. لهذه المعلمة كل شيء كلماتوهي مقسمة إلى اسمية، وضميرية، وعددية، ومساعدة، وإقحامية. إلى الأول يكتبتشمل الأسماء والصفات والأفعال. وهي أسماء الأشياء والصفات والأفعال. النوع الثاني من الكلمات التي لها وظيفة تسمية هو الضمائر. القدرة على التسمية غائبة في المداخلة وأنواع الخدمة. هذه مجموعات صغيرة نسبيًا من الكلمات، لكنها موجودة لدى الجميع.

تحديد ما إذا كنت تستطيع كلمة معينةالتعبير عن مفهوم. هذه الوظيفة متاحة ل كلماتوحدات من النوع المسمى، لأنها هي التي تشكل السلسلة المفاهيمية لأي لغة. ومع ذلك، فإن أي رقم ينتمي أيضًا إلى فئة المفاهيم، وبالتالي يحمل أيضًا هذه الوظيفة. الكلمات الوظيفية تحتوي أيضًا على هذه الميزة، لكن الضمائر والمداخلات لا تحتوي عليها.

فكر كيف ستكون الكلمة لو كانت في جملة. هل من الممكن ذلك؟ يمكن أن تكون أي كلمة ذات معنى. لكن كلا من الرقم والرقم لهما هذا الاحتمال. لكن الرسمية كلماتيلعبون دورًا مساعدًا، فلا يمكن أن يكونوا الفاعل أو الأعضاء الثانويين في الجملة، تمامًا مثل المداخلات.

للراحة، يمكنك إنشاء جدول من أربعة أعمدة وستة صفوف. في الصف العلوي، قم بتسمية الأعمدة المناسبة "أنواع الكلمات"، و"التسمية"، و"المفهوم"، و"يمكن أن تكون جزءًا من جملة". في العمود الأيسر الأول، اكتب أسماء أنواع الكلمات، هناك خمسة منها. تحديد الوظائف التي تمتلكها كلمة معينة والتي لا تقوم بها. ضع الإيجابيات وفي الأعمدة المقابلة. إذا كانت جميع الأعمدة الثلاثة تحتوي على إيجابيات، فهذا نوع مهم. سوف تظهر الإيجابيات الضمنية في العمودين الأول والثالث، في الثاني والثالث. خدمة كلماتيمكنهم فقط التعبير عن مفهوم ما، أي أن لديهم علامة زائد واحدة في العمود الثاني. مقابل المداخلات في جميع الأعمدة الثلاثة سيكون هناك سلبيات.

فيديو حول الموضوع

التهجين هو عملية الحصول على هجن - نباتات أو حيوانات ناتجة عن التهجين أصناف مختلفةوالسلالات. كلمة الهجين (hibrida) مع لغة لاتينيةترجمت على أنها "خليط".

التهجين: طبيعي وصناعي

تعتمد عملية التهجين على دمج المادة الوراثية من خلايا مختلفة من أفراد مختلفين في خلية واحدة. هناك تمييز بين النوع الداخلي والبعيد، حيث يحدث اتصال بين الجينومات المختلفة. في الطبيعة، حدث التهجين الطبيعي ويستمر حدوثه دون تدخل بشري. ومن خلال التهجين داخل أحد الأنواع تغيرت النباتات وتحسنت وظهرت أنواع وسلالات جديدة من الحيوانات. من وجهة النظر، يحدث تهجين الحمض النووي والأحماض النووية والتغيرات على المستوى الذري وداخل الذرات.

في الكيمياء الأكاديمية، يشير التهجين إلى التفاعل المحدد للمدارات الذرية في جزيئات المادة. لكن هذه ليست عملية فيزيائية حقيقية، ولكنها مجرد نموذج ومفهوم افتراضي.

الهجينة في إنتاج المحاصيل

في عام 1694، اقترح العالم الألماني ر. كاميراريوس الإنتاج بشكل مصطنع. وفي عام 1717، عبر الإنجليزي تي فيرتشايلد لأول مرة أنواعًا مختلفة من القرنفل. اليوم، يتم إجراء التهجين بين النباتات من أجل الحصول على إنتاجية عالية أو أصناف مكيفة، على سبيل المثال، مقاومة للصقيع. يعد تهجين الأشكال والأصناف إحدى طرق تربية النباتات. وبهذه الطريقة تم إنشاء عدد كبير من الأصناف الحديثة من المحاصيل الزراعية.

أثناء التهجين البعيد، عندما يتم عبور الممثلين أنواع مختلفةويتم دمج الجينومات المختلفة، فإن الهجينة الناتجة في معظم الحالات لا تنتج ذرية أو تنتج تهجينًا منخفض الجودة. ولهذا لا فائدة من ترك بذور الخيار الهجين الناضجة في الحديقة وشراء بذورها في كل مرة من متجر متخصص.

تربية في الماشية

في العالم، يحدث أيضًا التهجين الطبيعي، سواء داخل النوع أو البعيد. كانت البغال معروفة للإنسان قبل ألفي عام من عصرنا. وفي الوقت الحالي، يتم استخدام البغل والهيني في المنازل كحيوانات عاملة رخيصة نسبيًا. صحيح أن هذا التهجين متعدد الأنواع، لذلك يولد الذكور الهجينة بالضرورة عقيمين. نادرًا ما تتمكن الإناث من إنجاب ذرية.

البغل هو هجين من الفرس والحمار. ويسمى الهجين الذي يتم الحصول عليه عن طريق تهجين الفحل والحمار بالهيني. يتم تربية البغال بشكل خاص. هم أطول وأقوى من هيني.

لكن المعبر الكلب المحليكان التعامل مع الذئب نشاطًا شائعًا جدًا بين الصيادين. وبعد ذلك، تم إخضاع النسل الناتج لمزيد من الاختيار، مما أدى إلى إنشاء سلالات جديدة من الكلاب. اليوم، يعد اختيار الحيوانات عنصرا هاما في نجاح صناعة الثروة الحيوانية. يتم إجراء التهجين بشكل هادف، مع التركيز على معلمات محددة.

الروابط التساهمية هي الأكثر شيوعاً في عالم المواد العضوية، وتتميز بالتشبع والاستقطاب والاتجاه في الفضاء.

يكمن تشبع الرابطة التساهمية في حقيقة أن عدد أزواج الإلكترونات المشتركة التي يمكن أن تشكلها ذرة معينة محدود. ونتيجة لهذا، فإن المركبات التساهمية لها تركيبة محددة بدقة. لذلك، على سبيل المثال، هناك جزيئات H 2، N 2، CH 4، ولكن لا توجد جزيئات H 3، N 4، CH 5.

تكمن قابلية استقطاب الرابطة التساهمية في قدرة الجزيئات (والروابط الفردية فيها) على تغيير قطبيتها تحت تأثير مجال كهربائي خارجي - لتصبح مستقطبة.

نتيجة للاستقطاب، يمكن أن تصبح الجزيئات غير القطبية قطبية، ويمكن أن تتحول الجزيئات القطبية إلى المزيد من القطبية، حتى الكسر الكامل للروابط الفردية مع تكوين الأيونات:

ترجع اتجاهية الرابطة التساهمية إلى حقيقة أن السحب p وd وf موجهة بطريقة معينة في الفضاء. يؤثر اتجاه الرابطة التساهمية على شكل جزيئات المواد، وأحجامها، والمسافات بين الذرات، وزاوية الرابطة، أي هندسة الجزيئات.

فهم أكثر اكتمالا لشكل جزيئات العضوية و المواد غير العضويةيمكن تجميعها على أساس فرضية تهجين المدارات الذرية. تم اقتراحه من قبل L. Pauling (الولايات المتحدة الأمريكية) لشرح ما تم إنشاؤه باستخدام الطرق الفيزيائيةدراسات المواد، حقيقة تكافؤ جميع الروابط الكيميائية وترتيبها المتماثل بالنسبة لمركز الجزيئات CH 4، BF 3، BeCl 2. في كل حالة، فإن تكوين روابط σ من الذرة المركزية (C، B، Be) يجب أن يشمل الإلكترونات الموجودة في دول مختلفة(s وp)، لذا لا يمكن أن يكونا متساويين. وتبين أن النظرية غير قادرة على تفسير الحقائق، ونشأ تناقض تم حله بمساعدة فرضية جديدة. هذا هو أحد الأمثلة التي توضح طريق تطوير المعرفة الإنسانية للعالم المحيط، وإمكانية اختراق أعمق في جوهر الظواهر.

لقد تعرفت على فرضية تهجين المدارات الذرية في مقرر الكيمياء العضوية باستخدام مثال ذرة الكربون. دعونا نذكركم بهذا مرة أخرى.

عند تكوين جزيء الميثان CH 4، تنتقل ذرة الكربون من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة:

تحتوي الطبقة الإلكترونية الخارجية لذرة الكربون المثارة على إلكترون s واحد وثلاثة إلكترونات p غير متزاوجة، والتي تشكل أربع روابط σ مع أربعة إلكترونات s من ذرات الهيدروجين. في هذه الحالة، ينبغي توقع أن ثلاث روابط C--H التي تكونت نتيجة لاقتران ثلاثة إلكترونات p لذرة الكربون مع ثلاثة إلكترونات s لثلاث ذرات هيدروجين (رابطة sp σ) يجب أن تختلف عن الرابطة الرابعة (s-s ) الرابطة في القوة والطول والاتجاه. أظهرت دراسة كثافة الإلكترون في جزيئات الميثان أن جميع الروابط في جزيئه متكافئة وموجهة نحو رؤوس رباعي الاسطح (الشكل 10). وفقًا لفرضية تهجين المدارات الذرية، فإن الروابط التساهمية الأربعة لجزيء الميثان لا تتشكل بمشاركة السحب "النقية" من ذرة الكربون، ولكن بمشاركة ما يسمى بالهجين، أي. متوسط ​​السحب الإلكترونية المكافئة.

أرز. 10. نموذج الكرة والعصا لجزيء الميثان

ووفقا لهذا النموذج، فإن عدد المدارات الذرية الهجينة يساوي عدد المدارات الذرية الأصلية. تتمتع السحب الهجينة المقابلة بشكل هندسي أكثر ملاءمة من السحب s وp، حيث يتم توزيع كثافة الإلكترون الخاصة بها بشكل مختلف، مما يضمن تداخلًا أكثر اكتمالاً مع سحب s من ذرات الهيدروجين مما هو الحال في السحب "النقية" s- و p-الغيوم.

في جزيء الميثان وفي الألكانات الأخرى، وكذلك في جميع جزيئات المركبات العضوية، في موقع رابطة واحدة، تكون ذرات الكربون في حالة تهجين sp 3، أي عند ذرة الكربون، واحد s- وثلاثة خضعت السحب الذرية p للتهجين وتم تشكيل أربع مدارات ذرية هجينة متماثلة sp 3 للسحابة.

نتيجة لتداخل السحب الهجينة الأربعة sp 3 المقابلة لذرة الكربون مع سحب s المكونة من أربع ذرات هيدروجين، يتشكل جزيء ميثان رباعي السطوح مع أربع روابط σ متطابقة تقع بزاوية 109°28" (الشكل 1). 11).

أرز. أحد عشر.
مخططات تهجين sp 3 للسحب الإلكترونية التكافؤ (أ) وتكوين روابط في جزيء الميثان (ب)

هذا النوع من التهجين الذري، وبالتالي، هيكل رباعي السطوح سوف يميز أيضًا جزيئات مركبات نظير الكربون - السيليكون: SiH 4، SiCl 4.

أثناء تكوين جزيئات الماء والأمونيا، يحدث أيضًا تهجين sp3 لمدارات التكافؤ الذرية لذرات الأكسجين والنيتروجين. ومع ذلك، إذا كانت ذرة الكربون تحتوي على جميع السحب الهجينة sp 3 الأربعة المشغولة بأزواج الإلكترونات المشتركة، فإن ذرة النيتروجين لديها سحابة sp 3 واحدة يشغلها زوج إلكترون وحيد، وذرة الأكسجين لديها بالفعل سحابتان sp 3 مشغولتان بهما (الشكل 12).

أرز. 12.
أشكال جزيئات الأمونيا والماء وفلوريد الهيدروجين

يؤدي وجود أزواج الإلكترون الوحيدة إلى انخفاض في زوايا الرابطة (الجدول 8) مقارنة بزوايا رباعية السطوح (109°28 بوصة).

الجدول 8
العلاقة بين عدد أزواج الإلكترونات الوحيدة وزاوية الرابطة في الجزيئات

sp 3 - لا يتم ملاحظة التهجين للذرات في المواد المعقدة فحسب، بل للذرات الموجودة فيها أيضًا مواد بسيطة. على سبيل المثال، في ذرات مثل هذا التعديل المتآصل للكربون مثل الماس.

في جزيئات بعض مركبات البورون، يحدث تهجين sp2 لمدارات التكافؤ الذرية لذرة البورون.

بالنسبة لذرة البورون في حالة مثارة، يشارك مدار واحد s واثنين مدارات p في التهجين، مما يؤدي إلى تكوين ثلاثة مدارات هجينة sp 2؛ وتقع محاور السحب الهجينة المقابلة في المستوى بزاوية 120 درجة لبعضهم البعض (الشكل 13).

أرز. 13.
مخططات 8r 2 - التهجين وموقع sp 2 - السحب في الفضاء

ولذلك، فإن جزيئات هذه المركبات، على سبيل المثال BF3، لها شكل مثلث مسطح (الشكل 14).

أرز. 14.
هيكل جزيء BF3

في المركبات العضوية، كما تعلمون، فإن التهجين sp2 هو سمة من سمات ذرات الكربون في جزيئات الألكين في موقع الرابطة المزدوجة، وهو ما يفسر التركيب المستوي لهذه الأجزاء من الجزيئات، وكذلك جزيئات الديينات والأرينات. sp 2 - يُلاحظ التهجين أيضًا في ذرات الكربون وفي مثل هذا التعديل المتآصل للكربون مثل الجرافيت.

في جزيئات بعض مركبات البريليوم، لوحظ تهجين sp لمدارات التكافؤ لذرة البريليوم في الحالة المثارة.

يتم توجيه سحابتين هجينتين بالنسبة لبعضهما البعض بزاوية 180 درجة (الشكل 15)، وبالتالي فإن جزيء كلوريد البريليوم BeCl 2 له شكل خطي.

أرز. 15.
مخططات التهجين sp وموقع السحب sp في الفضاء

يوجد نوع مماثل من تهجين المدارات الذرية لذرات الكربون في الألكينات - الهيدروكربونات من سلسلة الأسيتيلين - في موقع الرابطة الثلاثية.

هذا التهجين للمدارات هو سمة من سمات ذرات الكربون في تعديل آخر من تعديلاتها المتآصلة - كارباين:

ويبين الجدول 9 أنواع التكوينات الهندسية للجزيئات المقابلة لأنواع معينة من تهجين مدارات الذرة المركزية أ، مع مراعاة تأثير عدد أزواج الإلكترونات الحرة (غير المترابطة).

الجدول 9
التكوينات الهندسية للجزيئات المقابلة لأنواع مختلفة من تهجين مدارات الإلكترون الخارجية للذرة المركزية

أسئلة ومهام للفقرة 7

1. في جزيئات مركبات الهيدروجين من الكربون والنيتروجين والأكسجين، وصيغها CH 4 وNH 3 وH 2 O، تكون مدارات التكافؤ للذرات اللافلزية المركزية في حالة تهجين sp 3، لكن الرابطة الزوايا بين الروابط مختلفة - 109°28" و107°30" و104°27" على التوالي. كيف يمكن تفسير ذلك؟
2. لماذا الجرافيت موصل للكهرباء والماس لا؟
3. ما الشكل الهندسي الذي ستتخذه جزيئات الفلوريدين - البورون والنيتروجين (BF 3 وNF 3، على التوالي)؟ إعطاء إجابة معقولة.
4. يحتوي جزيء فلوريد السيليكون SiF 4 على هيكل رباعي السطوح، وجزيء كلوريد البروم BCl 3 له شكل مثلث - مستو. لماذا؟