عدد المساهمات : 2604 تاريخ التسجيل : 05/02/2010 العمر : 35 الـبلد : الوطن العربي
موضوع: التـــــهجين 9/5/2010, 16:46
التهجين التهجين مصطلح ارتبط ارتباطاً وثيقاً بعلم الأحياء وبالذات في دروس الوراثةوموضوعات تحسين النسل ، وكما هو معروف فإن المقصود بالتهجين في علم الأحياء هوعملية تزاوج تتم بين سلالتين ذات صفات معينة للحصول على سلالة جديدة ذات صفات أكثرجودة . أما التهجين في الكيمياء فيقصد به بالطبع شيء آخر _ وإن كان هناك تقاربفي المفهوم العام _ وهو عملية الحصول على مجالات ذرية جديدة في ذرة عنصر ما نتيجةدمج مجالات ذرية معينة موجودة في مستوى طاقة معين . ففي ذرة الكربون مثلاً يمكنأن يحدث ثلاثة أنواع من التهجين ، يتم في النوع الأول دمج مجال واحد من نوع S معثلاث مجالات من نوع P في مستوى الطاقة الرئيسي الثاني ليتكون أربع مجالات مهجنةجديدة من نوع SP3 . وفي النوع الثاني يندمج مجال واحد من نوع S مع مجالين من نوع P ليتكون ثلاث مجالات مهجنة من نوع SP2 . وفي النوع الثالث يندمج مجال واحد مننوع S مع مجال واحد من نوع P ليتكون مجالين مهجنين من نوع SP . ومن المهم أننشير هنا إلى أن عملية التهجين هذه تتم داخل ذرة العنصر عند دخولها التفاعلالكيميائي وبإرادة الله عز وجل دون تدخل من الكيميائي الذي يقوم بإجراء التفاعل كمايتوهم البعض . وقبل أن نبدأ في تفصيل ما أجمل سابقاً حول التهجين في ذرة الكربونمن المهم أن نتعرف على بعض الحقائق التي اثبتتها دراسة أشعة X والتي تمت على بعضالجزيئات فعلى سبيل المثال وجد أن جميع الروابط التي تربط بين الكربون والهيدروجينفي جزيء الميثان روابط متشابهة والزاوية بينهاتساوي 109.5 درجة ، بينما الزوايا فيالايثيلين 120 درجة وفي الاسيتلين 180درجة .
وفيما يلي تفصيل لعملية التهجينفي الكربون :
أولاً : التهجين في ذرة الكربون المشبعة ( في الالكانات ) .
من المعروف أن التوزيع الالكتروني العادي لذرة الكربون ذات الستةالكترونات هو : 1S2 2S2 2P2 ووفق قاعدة هند يصبح التوزيع الالكتروني للكربونكالتالي : 1S2 2S2 2Px1 2Py1
السؤال الآن هل يمكن لذرة الكربون فيالميثان مثلاً أن ترتبط بالهيدروجين وفق هذا التوزيع ؟
الجواب بالطبع لا ... لأن ذرة الكربون هنا تحتوي على مجالين نصف ممتلئين فقط ولو ارتبطت بهذا التوزيع معالهيدروجين لتكون لنا جزيء صيغته CH2 وهذا الجزيء لا وجودله .
ولكي ترتبطذرة الكربون بأربعة ذرات هيدروجين وتكون جزيء الميثان يجب أن يكون هناك أربعةمجالات نصف ممتلئة يحوي كل مجال الكترون واحد .
هذا الكلام معقول إذاًالمشكلة الآن هو لابد من توفر أربعة مجالات نصف ممتلئة بالالكترونات وهذا ممكنفبالامكان أن ينتقل الكترون من المجال 2S إلى المجال 2P لتتكون ذرة كربون مثارةبحيث تتوزع فيها الالكترونات كالتالي :
1S2 2S1 2Px1 2Py1 2Pz1
ولكن هذا التصور أيضاً غير صحيح فلو ارتبطت ذرة الكربون المثارة هذهبالهيدروجين فسيتكون فعلاً جزيء صيغته CH4 ولكن ستكون هناك رابطة واحدة مختلفة كماأن الزوايا الناتجة لن تكون 109.5 درجة بل ستكون 90درجة .
إذاً كيفترتبط ذرة الكربون بالهيدروجين في الميثان ؟؟؟
الجواب عند نظرية التهجينالتي تقول أنه لكي ترتبط ذرة الكربون بأربعة ذرات هيدروجين وتكون جزيء الميثان يجبأن يتوفر في ذرة الكربون أربعة مجالات متشابهة ونصف ممتلئة وتكون الزوايا بينها 109.5 درجة وهذايتأتى بدمج المجال S الموجود في مستوى الطاقة الثاني مع ثلاث مجالاتمن نوع P لتتكون أربعة مجالات جديدة من نوع SP3 بحيث تكون هذه المجالات الاربع فيأركان هرم رباعي السطوح والزوايا بينها 109.5 درجة .
بحيث يكون التوزيعالالكتروني لذرة الكربون المشبعة كالتالي : 1S2 2( SP3)1 ( SP3)1 ( SP3)1 ( SP3)1
أربعة مجالات من نوع sp3 ناتجة من دمج مجال من نوع s مع ثلاثمجالات من نوع p .
وتكون في أركان هرم رباعي السطوح بزاوية 109.5 درجة .
وبهذا التصور يتكون جزيء الميثان CH4 الذي يتخذ شكل هرم رباعي السطوح منتظمفي الفراغ وتكون جميع الروابط الاربعة متشابهة والزوايا بينها 109.5 درجة وهذا ماأشارت إليه دراسات أشعة X التي اجريت على جزيء الميثان .
ثانياً : التهجينفي ذرة الكربون غيرالمشبعة ( في الالكينات) .
في ذرة الكربون التي ترتبطبرابطة ثنائية فإنه يتم دمج مجال من نوع S مع مجالين فقط من P ليتكون ثلاث مجالاتمن نوع SP2 ويظل مجال من نوع P خارج عملية التهجين وتكون هذه المجالات الثلاث فيأركان مثلث متساوي الاضلاع والزوايا بينها 120 درجة .
وعند تكوين جزيءالايثيلين مثلاً فإن أحدهذه المجالات الثلاث من نوع SP2 تكون رابطة من نوع سيجمابينما يدخل المجال P الذي لم يشارك في عملية التهجين في تكوين الرابطة باي .
وبهذا يصبح التوزيع الالكتروني لذرة الكربون غير المشبعة في الالكيناتكالتالي : 1S2 2( SP2) 1( SP2) 1( SP2) 1 Pz1
ثالثاً : التهجين في ذرةالكربون غيرالمشبعة ( في الالكاينات ) .
في ذرة الكربون التي ترتبط برابطةثلاثية فإنه يتم دمج مجال من نوع Sمع مجال واحد فقط من نوع P ليتكون مجالين من نوع SP ويظل مجالين من نوع P خارج عملية التهجين وتكون هذين المجالين في شكل مستقيموالزاوية بينها 180 درجة .
وعند تكوين جزيء الاسيتلين مثلاً فإن أحد هذينالمجالين من نوع SP تكون رابطة من نوع سيجما بينما يدخل المجالين P الذين لم يدخلافي عملية التهجين في تكوين رابطتين من نوع باي .
الأمير عضو شرف
عدد المساهمات : 105 تاريخ التسجيل : 11/09/2011 العمر : 36 الـبلد : فلسطين