التطوير المنهجي في الكيمياء (الصف 11) حول موضوع: تهجين المدارات الذرية. تهجين المدارات الذرية

31.10.2019

استمرار. شاهد البداية في № 15, 16/2004

الدرس 5. التهجين
المدارات الذرية للكربون

تتشكل الرابطة الكيميائية التساهمية باستخدام أزواج الإلكترونات المشتركة مثل:

تكوين رابطة كيميائية، أي. فقط الإلكترونات غير المتزاوجة يمكنها إنشاء زوج إلكترون مشترك مع إلكترون "أجنبي" من ذرة أخرى. عند كتابة الصيغ الإلكترونية، توجد الإلكترونات غير المتزاوجة واحدًا تلو الآخر في الخلية المدارية.
المدار الذريهي دالة تصف كثافة السحابة الإلكترونية عند كل نقطة في الفضاء حول النواة الذرية. السحابة الإلكترونية هي منطقة من الفضاء يمكن اكتشاف الإلكترون فيها باحتمالية عالية.
لمواءمة التركيب الإلكتروني لذرة الكربون وتكافؤ هذا العنصر، يتم استخدام مفاهيم حول إثارة ذرة الكربون. في الحالة الطبيعية (غير المثارة)، تحتوي ذرة الكربون على ذرتين غير متزاوجتين 2 ر 2 إلكترون. في حالة الإثارة (عند امتصاص الطاقة) واحد من 2 سيمكن أن يتحرر 2 إلكترون ر-المداري. ثم تظهر أربعة إلكترونات مفردة في ذرة الكربون:

لنتذكر أنه في الصيغة الإلكترونية للذرة (على سبيل المثال، للكربون 6 C – 1 س 2 2س 2 2ص 2) الأرقام الكبيرة الموجودة أمام الحروف - 1، 2 - تشير إلى رقم مستوى الطاقة. حروف سو رتشير إلى شكل السحابة الإلكترونية (المدارية)، وتشير الأرقام الموجودة على اليمين فوق الحروف إلى عدد الإلكترونات في مدار معين. الجميع س- المدارات الكروية:

في مستوى الطاقة الثاني ما عدا 2 س- هناك ثلاث مدارات 2 ر-المدارات. هؤلاء 2 ر- المدارات لها شكل إهليلجي، يشبه الدمبل، وموجهة في الفضاء بزاوية 90 درجة لبعضها البعض. 2 ر-المدارات تشير إلى 2 ص س, 2السنة التحضيريةو 2 ص ضوفقاً للمحاور التي تقع عليها هذه المدارات.

عندما تتشكل الروابط الكيميائية، تكتسب مدارات الإلكترون نفس الشكل. وهكذا، في الهيدروكربونات المشبعة واحد س-المداري وثلاثة ر- مدارات ذرة الكربون لتكوين أربع مدارات متماثلة ( هجينة ) sp 3-المدارات:

هذا - sp 3- التهجين.
تهجين- محاذاة (خلط) المدارات الذرية ( سو ر) مع تكوين مدارات ذرية جديدة تسمى المدارات الهجينة.

المدارات الهجينة لها شكل غير متماثل، ممدود نحو الذرة المرفقة. تتنافر السحب الإلكترونية مع بعضها البعض وتقع في الفضاء بعيدًا عن بعضها البعض قدر الإمكان. في هذه الحالة، محاور الأربعة sp 3-المدارات الهجينةتبين أنها موجهة نحو رؤوس رباعي الاسطح (الهرم الثلاثي العادي).
وعليه فإن الزوايا الواقعة بين هذه المدارات هي رباعية السطوح، وتساوي 109°28".
يمكن أن تتداخل رؤوس مدارات الإلكترون مع مدارات الذرات الأخرى. إذا تداخلت السحب الإلكترونية على طول الخط الذي يصل بين مراكز الذرات، تسمى هذه الرابطة التساهمية سيجما () - اتصال. على سبيل المثال، في جزيء الإيثان C2H6، يتم تكوين رابطة كيميائية بين ذرتين من الكربون عن طريق تداخل مدارين هجينين. هذا اتصال. وبالإضافة إلى ذلك، فإن كل ذرات من ذرات الكربون مع ثلاثها sp 3-تتداخل المدارات مع س- مدارات مكونة من ثلاث ذرات هيدروجين مكونة ثلاث روابط.

في المجمل، هناك ثلاث حالات تكافؤ مع أنواع مختلفة من التهجين ممكنة لذرة الكربون. يستثني sp 3- وجود التهجين sp 2 و sp-تهجين.
sp 2 -تهجين- خلط واحد س- و اثنان ر-المدارات. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل ثلاثة الهجينة sp 2-المدارات. هؤلاء sp 2- المدارات تقع في نفس المستوى (مع المحاور X, في) وموجهة إلى رؤوس المثلث بزاوية بين المدارات 120 درجة. غير مهجن
ر-المدار عمودي على مستوى الهجين الثلاثة sp 2-المدارات (موجهة على طول المحور ض). النصف العلوي ر-المدارات تقع فوق المستوى، والنصف السفلي يقع تحت المستوى.
يكتب sp 2- يحدث تهجين الكربون في المركبات ذات الرابطة المزدوجة: C=C، C=O، C=N. علاوة على ذلك، فإن واحدة فقط من الروابط بين ذرتين (على سبيل المثال، C=C) يمكن أن تكون رابطة -. (يتم توجيه مدارات الترابط الأخرى للذرة في اتجاهين متعاكسين). وتتكون الرابطة الثانية نتيجة تداخل غير هجين ر-المدارات على جانبي الخط الذي يربط نوى الذرة.

رابطة تساهمية تتكون من التداخل الجانبي ر- تسمى مدارات ذرات الكربون المجاورة بي () - اتصال.

تعليم
-مجال الاتصالات

نظرًا لقلة التداخل المداري، فإن الرابطة أقل قوة من الرابطة.
sp-تهجين- هذا هو الاختلاط (محاذاة الشكل والطاقة) لواحد س-و واحد
ر- المدارات لتكوين هجينين sp-المدارات. sp- تقع المدارات على نفس الخط (بزاوية 180 درجة) وموجهة في اتجاهين متعاكسين من نواة ذرة الكربون. اثنين
ر- تبقى المدارات غير مهجنة. يتم وضعها بشكل متعامد بشكل متبادل
اتجاهات الاتصالات. على الصورة sp-تظهر المدارات على طول المحور ذ، والثاني غير المهجن
ر-المدارات - على طول المحاور Xو ض.

تتكون الرابطة الثلاثية بين الكربون والكربون CC من رابطة مكونة من التداخل
sp- المدارات الهجينة والروابط الثنائية.
يوضح الجدول 4 العلاقة بين معلمات ذرة الكربون مثل عدد المجموعات المرتبطة ونوع التهجين وأنواع الروابط الكيميائية المتكونة.

الجدول 4

روابط الكربون التساهمية

عدد المجموعات متعلق ب مع الكربون	يكتب تهجين	أنواع مشاركة الروابط الكيميائية	أمثلة على الصيغ المركبة
4	sp 3	أربعة - اتصالات
3	sp 2	ثلاثة - اتصالات و واحد - اتصال
2	sp	اثنان - اتصالات واثنين - اتصالات	ح-CC-H

تمارين.

1. ما هي إلكترونات الذرات (على سبيل المثال، الكربون أو النيتروجين) التي تسمى غير زوجية؟

2. ماذا يعني مفهوم "أزواج الإلكترونات المشتركة" في المركبات ذات الرابطة التساهمية (على سبيل المثال، CH 4 أوح 2 س )?

3. ما هي الحالات الإلكترونية للذرات (على سبيل المثال، C أون ) تسمى الأساسية، والتي متحمس؟

4. ماذا تعني الأرقام والحروف في الصيغة الإلكترونية للذرة (على سبيل المثال، C أون )?

5. ما هو المدار الذري؟ ما عدد المدارات الموجودة في مستوى الطاقة الثاني للذرة C؟ وكيف تختلف؟

6. كيف تختلف المدارات الهجينة عن المدارات الأصلية التي تشكلت منها؟

7. ما أنواع التهجين المعروفة لذرة الكربون ومما تتكون؟

8. ارسم صورة للترتيب المكاني للمدارات لإحدى الحالات الإلكترونية لذرة الكربون.

9. ما تسمى الروابط الكيميائية و ماذا؟ تحديد-و-اتصالات في اتصالات:

10. بالنسبة لذرات الكربون في المركبات أدناه، وضح: أ) نوع التهجين؛ ب) أنواع روابطها الكيميائية. ج) زوايا الرابطة.

إجابات التمارين للموضوع 1

الدرس 5

1. تسمى الإلكترونات الموجودة في المدار واحدًا تلو الآخر الإلكترونات غير الزوجية. على سبيل المثال، في صيغة حيود الإلكترون لذرة الكربون المثارة هناك أربعة إلكترونات غير متزاوجة، وذرة النيتروجين لديها ثلاثة:

2. يسمى إلكترونين يشاركان في تكوين رابطة كيميائية واحدة زوج الإلكترون المشترك. عادة، قبل تكوين الرابطة الكيميائية، ينتمي أحد الإلكترونات في هذا الزوج إلى ذرة واحدة، وينتمي الإلكترون الآخر إلى ذرة أخرى:

3. الحالة الإلكترونية للذرة التي يُلاحظ فيها ترتيب ملء مدارات الإلكترون: 1 س 2 , 2س 2 , 2ص 2 , 3س 2 , 3ص 2 , 4س 2 , 3د 2 , 4ص 2، وما إلى ذلك، تسمى الشرط الأساسي. في حالة حماسيحتل أحد إلكترونات التكافؤ في الذرة مدارًا حرًا ذو طاقة أعلى، ويصاحب هذا الانتقال فصل الإلكترونات المقترنة. تخطيطيا هو مكتوب مثل هذا:

بينما في الحالة الأرضية لا يوجد سوى اثنين فقط من إلكترونات التكافؤ غير المتزاوجة، في الحالة المثارة هناك أربعة إلكترونات من هذا القبيل.

5. المدار الذري هو دالة تصف كثافة السحابة الإلكترونية عند كل نقطة في الفضاء حول نواة ذرة معينة. في مستوى الطاقة الثاني لذرة الكربون هناك أربعة مدارات - 2 س, 2ص س, 2السنة التحضيرية, 2ص ض. تختلف هذه المدارات:
أ) شكل السحابة الإلكترونية ( س- كرة، ر- الدمبل)؛
ب) ر- للمدارات اتجاهات مختلفة في الفضاء - على طول محاور متعامدة بشكل متبادل س, ذو ض، تم تعيينهم ص س, السنة التحضيرية, ص ض.

6. تختلف المدارات الهجينة عن المدارات الأصلية (غير الهجينة) في الشكل والطاقة. على سبيل المثال، س-المداري – شكل الكرة، ر- الشكل المتماثل ثمانية، sp- المدار الهجين – الشكل الثامن غير المتماثل.
اختلافات الطاقة: ه(س) < ه(sp) < ه(ر). هكذا، sp-المداري – مدار متوسط الشكل والطاقة، يتم الحصول عليه عن طريق خلط الأصل س- و ص-المدارات.

7. بالنسبة لذرة الكربون، هناك ثلاثة أنواع من التهجين معروفة: sp 3 , sp 2 و sp (راجع نص الدرس 5).

9. -الرابطة - رابطة تساهمية تتكون من تداخل المدارات وجهاً لوجه على طول الخط الذي يصل بين مراكز الذرات.
- السندات - رابطة تساهمية تتكون من التداخل الجانبي ر-المدارات الموجودة على جانبي الخط الواصل بين مراكز الذرات.
-الروابط تظهر بالخطين الثاني والثالث بين الذرات المتصلة.

لشرح الحقائق عندما تشكل الذرة عددًا أكبر من الروابط من عدد الإلكترونات غير المتزاوجة في حالتها الأرضية (على سبيل المثال، ذرة الكربون)، يتم استخدام مسلمة تهجين المدارات الذرية المتقاربة في الطاقة. يحدث تهجين AO أثناء تكوين رابطة تساهمية إذا تم تحقيق تداخل أكثر كفاءة بين المدارات. يصاحب تهجين ذرة الكربون إثارة ونقل الإلكترون من 2s- إلى 2 p-AO:

AOS مع اختلاف كبير في الطاقة (على سبيل المثال، 1s و 2p) لا تدخل في التهجين. اعتمادا على عدد P-AOs المشاركة في التهجين، فإن الأنواع التالية من التهجين ممكنة: لذرات الكربون والنيتروجين - sp3، sp2 وsp؛ لذرة الأكسجين - sp3، sp2؛ للهالوجينات - sp3.

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.

تهجين Sp2 (ثلاثي مستو) يتم خلط مدار s ومدارين p، ويتم تشكيل ثلاثة مدارات هجينة sp2 مكافئة، تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة، ويمكن أن تشكل ثلاث روابط s. يظل المدار p الثالث غير مهجن وموجه بشكل عمودي على مستوى موقع المدارات الهجينة. ويشارك هذا p-AO في تكوين رابطة p.

درس الكيمياء حول الموضوع:

تهجين المدارات الإلكترونية. هندسة الجزيئات

هذا الدرس مخصص لطلاب الصف الحادي عشرسادراسة الكيمياء وفق برنامج Gabrielyan O.S. بحسب الكتاب المدرسي "الكيمياء. الصف الحادي عشر "، المؤلفون أو إس غابرييليان وآخرون. دار النشر "دروفا"، 2006."

يكمن تنوع هذا التطور في حقيقة أنه يمكن استخدامه بنجاح من قبل المعلمين الذين يعملون وفقًا لبرامج مؤلفين آخرين في التعليم العام والفصول المتخصصة.

يتضمن العمل المقدم: خريطة تكنولوجية لدرس الكيمياء في الصف الحادي عشر مع التطبيقات والعرض التقديمي الإلكتروني. يتم تحديد أصالة العمل من خلال الإدخالات التفاعلية في العرض التقديمي، واستخدام المعلومات من الإنترنت، وفي نفس الوقت الاستقلال عن الإنترنت أثناء الدرس. الرسوم التوضيحية المضمنة من مصادر مختلفة، ودمجها وطريقة عرضها تجعل من الممكن التنفيذ الكامل للروابط متعددة التخصصات في الدرس، وتشكيل نظرة علمية للعالم، وتنمية حب الجمال لدى الطلاب.

يمكن استخدام التطوير كمساعدة تعليمية. وهو مصمم لمساعدة معلم الكيمياء المبتدئ، وكذلك المعلم على إدخال تكنولوجيا المعلومات في تدريس الكيمياء.

أهداف الدرس:

يكشف عن الطبيعة العالمية لعملية التهجين للمواد العضوية وغير العضوية المعقدة والتعديلات المتآصلة للكربون.

يبين اعتماد هندسة الجزيئات على نوع تهجين المدارات الإلكترونية، وخواص المواد على هندسة الجزيئات.

لفت انتباه الطلاب إلى تأثير القوانين الأساسية للطبيعة والسمات الهيكلية للجزيئات على النظام الحالي والجمال في العالم.

معدات: جهاز كمبيوتر، جهاز عرض الوسائط المتعددة، شاشة، عرض إلكتروني. نماذج الكرة والعصا لجزيئات الميثان والبنتان والجرافيت والماس والإيثيلين والأسيتيلين، ونماذج الجزيئات المصنوعة من البالونات، ونماذج هندسية لرباعي السطوح والهرم الثلاثي. جدول توضيحي "التعديلات المتآصلة للكربون"، صور فوتوغرافية تصور الجزيئات والبلورات، تقارير الطلاب، صورة L. Pauling.

خطة الدرس

I. جوهر تهجين مدارات الإلكترون وآليته.

ثانيا. من تاريخ القضية. بولينج إل هو كيميائي عظيم في القرن العشرين، وإنجازاته في دراسة ووصف هياكل الجزيئات.

ثالثا. هندسة جزيئات المواد العضوية وغير العضوية، والتي تحددها:

sp 3 __ تهجين؛

sp 2 __ تهجين؛

س – التهجين.

مهمة الدرس: تكرار تهجين المدارات الإلكترونية لذرة الكربون، خواص الروابط الكيميائية. يقوم طالب واحد بإعداد عرض تقديمي إلكتروني بعنوان "حياة وعمل L. Pauling".

تصميم اللوحة

تقدم الدرس

I. اللحظة التنظيمية . الشريحة رقم 1.

ثانيا. مناقشة الواجبات المنزلية (6 دقائق). الشريحة رقم 2، صيغ المواد الموجودة على السبورة.

ما خصائص الروابط التساهمية التي درسناها في الدرس الأخير؟ (الطول، E، القوة، التشبع)

ما هو طول السند وعلى ماذا يعتمد؟ (اعتمادا على الحجم الذري وتعدد الروابط)

ما هي طاقة الربط وعلى ماذا تعتمد؟ (كمية الطاقة اللازمة لكسر الرابطة؛ تعتمد على قوة الرابطة)

ما هي قوة الرابطة وعلى ماذا تعتمد؟ (اعتمادًا على نوع الاتصال -؟، أو؟، وأي السحب تتداخل - هجينة أم غير هجينة)

كيف ترتبط خصائص الرابطة التساهمية؟ (كلما زاد الطول قلت القوة والطاقة)

كيف يتغير طول الرابطة في جزيئات هاليد الهيدروجين (انظر على السبورة - العمود الأول) ولماذا؟ (يزيد بسبب زيادة حجم الذرة)

أي من الاتصالات المعطاة (على السبورة) هي الأقوى؟ (HF)

عندما تذوب هاليدات الهيدروجين في الماء، تتشكل الأحماض. أي من هذه الأحماض سيكون الأقوى ولماذا؟ (HJ، لأن الحموضة هي القدرة على إعطاء H + ، HJ لديه أضعف اتصال)

أي حمض سيكون الأضعف؟ (HF – حمض الهيدروفلوريك، يذيب الزجاج)
خاتمة : تعتمد خصائص المادة على حجم الذرات التي تشكلها.

كيف تتغير قوة الرابطة في سلسلة الهيدروكربونات (انظر على اللوحة - العمود الثاني) وعلى ماذا تعتمد؟ (من الأعلى إلى الأسفل، تزداد قوة الرابطة مع زيادة التعدد وتناقص الطول)

وكيف يؤثر ذلك على خصائص هذه المواد؟ (تتميز الألكانات التي تحتوي على روابط α فقط بتفاعلات الاستبدال، وتتميز الألكينات التي تحتوي على روابط α بتفاعلات إضافة، وبالنسبة للألكينات، تكون تفاعلات الإضافة وتفاعلات استبدال ذرات الهيدروجين في الرابطة الثلاثية نموذجية)

باستخدام مثال جزيئات المواد البسيطة الكلور والأكسجين والنيتروجين (انظر العمود الثالث على السبورة)، اشرح كيف يؤثر تركيب جزيئاتها على خصائصها. (الكلور لا يتواجد في صورة حرة - رابطة أحادية، الأكسجين في الهواء 21% - رابطة مزدوجة، النيتروجين في الهواء 78%، مادة خاملة - رابطة ثلاثية)
خاتمة : تعتمد خواص المواد العضوية وغير العضوية على تعدد الروابط.

كيف يؤثر تشبع الروابط على خواص المواد (انظر على السبورة - العمود الرابع) (لا يحتوي الميثان على روابط غير مشبعة، والأمونيا والماء لهما روابط غير مشبعة، وبالتالي فهما ثنائيات القطب).
خاتمة : تعتمد خواص المواد على خواص الرابطة التساهمية.

ثانيا. تعلم موضوع جديد

№ ص

خاتمة . يجب أن نكون فخورين بأننا نعيش في روسيا، حيث عاش وعمل الكيميائيون المشهورون عالميًا. هؤلاء هم M. V. Lomonosov - عالم موسوعي، D. I. Mendeleev - مبتكر القانون الدوري، A. P. Borodin - الكيميائي والملحن، A. M. Butlerov - مبتكر نظرية بنية المركبات العضوية، S. V. Lebedev - مبتكر المطاط الاصطناعي الأول في روسيا وغيرهم الكثير. الذي قدم مساهمة كبيرة في تطوير العلوم الكيميائية. ولكن يجب علينا أيضًا أن نكن احترامًا كبيرًا للعلماء من البلدان الأخرى، ومن بينهم لينوس بولينج، وهو عالم مشهور عالميًا، ويجب أن يعرفه كل شخص متعلم.

محادثة ارشادية. باستخدام مثال بنية جزيئات المواد العضوية (الهيدروكربونات) والمواد غير العضوية (مركبات السيليكون والنيتروجين والأكسجين والبورون والبريليوم؛ التعديلات المتآصلة للكربون)، يوضح المعلم عالمية مفهوم "التهجين" و اعتماد هندسة الجزيئات على التهجين، وخصائص المواد على هندسة الجزيئات. خلال المحادثة، يتعرف الطلاب على هندسة جزيئات المواد غير العضوية وتأثير أزواج الإلكترونات المنفردة على خصائصها.

رابعا. العمل في المنزل : §7، ملاحظات في دفتر الملاحظات، الاستعداد للاختبار (انظر. ).

قائمة المصادر المستخدمة :

غابرييليان أو إس. إلخ. دليل المعلم. كيمياء. الصف الحادي عشر: الساعة الثانية ظهراً - م: حبارى، 2003.

إيلتشينكو ف.ر. مفترق طرق الفيزياء والكيمياء والأحياء. - م: التربية، 1986.

قرص مضغوط "المدرسة الافتراضية لسيريل وميثوديوس" دروس علم الأحياء. الحيوانات.

قرص مضغوط "المدرسة الافتراضية لسيريل وميثوديوس" دروس علم الأحياء. علم الأحياء العام.

قرص مضغوط "مدرسة سيريل وميثوديوس الافتراضية" دروس الكيمياء. 10-11 درجات.

لاستخدام معاينات العرض التقديمي، قم بإنشاء حساب Google وقم بتسجيل الدخول إليه: https://accounts.google.com

التسميات التوضيحية للشرائح:

تهجين المدارات الذرية

لينوس كارل بولينج

التهجين المداري الذري هو تغيير في شكل وطاقة مدارات الذرة أثناء تكوين رابطة تساهمية لتحقيق تداخل مداري أكثر كفاءة.

تشكل المدارات المختلفة ذات الطاقات المختلفة قليلاً عددًا مماثلاً من المدارات الهجينة. عدد المدارات الهجينة يساوي عدد المدارات الذرية المشاركة في التهجين. المدارات الهجينة متطابقة في شكل السحابة الإلكترونية والطاقة.

لا يقتصر التهجين على ترابط الإلكترونات فحسب، بل يشمل أيضًا أزواج الإلكترونات المنفردة.

بالمقارنة مع المدارات الذرية، تكون المدارات الهجينة أكثر استطالة في اتجاه تكوين الروابط الكيميائية وبالتالي توفر تداخلًا أفضل للسحب الإلكترونية.

يكون المدار الهجين أكثر استطالة على أحد جانبي النواة منه على الجانب الآخر.

التنسيق. عدد نوع التهجين التكوين المكاني للجزيء الذي تخضع الذرة المركزية له للتهجين ترتيب الذرات في الجزيء أمثلة على المركبات 2 sp Linear BeCl 2, CO 2, HCN 3 sp 2 Trigonal BF 3, BCl 3, NO 3 -, HgI 3 -, CdCl 3 - 4 sp 3 رباعي السطوح CH 4 , CCl 4 , XeO 4 , HgI 4 - ,

التهجين sp هو تهجين يتضمن المدارات الذرية لإلكترون واحد وإلكترون واحد

أثناء عملية التهجين يتم تكوين مدارين هجينين موجهين لبعضهما البعض بزاوية 180 درجة

يمكن استخدام مفهوم تهجين المدارات sp لشرح الشكل الخطي لجزيء BeH 2، حيث تتشكل ذرة البريليوم بواسطة مدارات sp الهجينة.

تكوين جزيء فلوريد البريليوم. تحتوي كل ذرة فلور تشكل جزءًا من هذا الجزيء على إلكترون واحد غير مزدوج يشارك في تكوين رابطة تساهمية.

لا تحتوي ذرة البريليوم في حالة غير مثارة على إلكترونات غير متزاوجة: لذلك، لكي تشارك في تكوين الروابط الكيميائية، يجب أن تدخل ذرة البريليوم في حالة مثارة:

مع إنفاق بعض الطاقة، بدلاً من المدارات الأصلية s وp لذرة البريليوم، يمكن تشكيل مدارين هجينين متكافئين (المدارات sp).

أمثلة على المركبات الكيميائية التي تتميز بالتهجين sp: BeCl 2، BeH 2، CO، CO 2، HCN، الكاربين، هيدروكربونات الأسيتيلين (الألكينات).

تهجين sp 2 - تهجين تشارك فيه المدارات الذرية لإلكترون واحد وإلكترونين p

نتيجة التهجين تتشكل ثلاثة مدارات هجينة sp2 تقع في نفس المستوى بزاوية 120 درجة مع بعضها البعض

ويلاحظ هذا النوع من التهجين في جزيء BCl3.

س 2 - تهجين ذرة البورون في جزيء فلوريد البورون. هنا، بدلاً من المدارات s الأصلية واثنين من المدارات p لذرة البورون المثارة

وتتشكل ثلاثة مدارات sp2 مكافئة. لذلك، يتم بناء الجزيء على شكل مثلث منتظم، مع ذرة البورون في المركز وذرات الفلور في القمم.

أمثلة على المركبات التي لوحظ فيها تهجين sp2: SO 3، BCl 3، BF 3، AlCl 3، CO 3 2-، NO 3 -، الجرافيت، هيدروكربونات الإيثيلين (الألكينات)، الأحماض الكربوكسيلية والهيدروكربونات العطرية (أرينات).

sp 3 - التهجين - تهجين تشارك فيه المدارات الذرية لإلكترون واحد وثلاثة إلكترونات p

أربعة مدارات هجينة sp3 موجهة بشكل متناظر في الفضاء بزاوية 109°28"

لا يتوافق التكوين المكاني للجزيء دائمًا مع رباعي الأسطح، فهو يعتمد على عدد الذرات الموجودة في الجزيء. مثال على ذلك جزيئات الماء والأمونيا NH 3.

تكافؤ ذرة النيتروجين هو III، وتشغل إلكتروناتها الخمسة من المستوى الخارجي أربعة مدارات، مما يعني أن نوع التهجين هو sp 3، لكن ثلاثة مدارات فقط تشارك في تكوين رابطة كيميائية. رباعي السطوح بدون قمة واحدة يتحول إلى هرم. لذلك، فإن جزيء الأمونيا له شكل هرمي وتكون زاوية الرابطة مشوهة إلى 107°30'.

الأكسجين الموجود في جزيء الماء في حالة هجين sp 3، وشكل الجزيء زاوي، وزاوية الرابطة هي 104°27′.

أمثلة على المركبات التي تتميز بتهجين sp 3: H 2 O، NH 3، POCl 3، SO 2 F 2، SOBr 2، NH 4+، H 3 O +، الماس، الهيدروكربونات المشبعة (الألكانات، الألكانات الحلقية).

تم تصميم هذا الدرس لطلاب الفيزياء والرياضيات في الصف الحادي عشر الذين يدرسون الكيمياء وفقًا لبرنامج O.S Gabrielyan. بحسب الكتاب المدرسي "الكيمياء. الصف الحادي عشر "، المؤلفون أو إس غابرييليان وآخرون. دار النشر "دروفا"، 2006."

أهداف الدرس:

يكشف عن الطبيعة العالمية لعملية التهجين للمواد العضوية وغير العضوية المعقدة والتعديلات المتآصلة للكربون.
يبين اعتماد هندسة الجزيئات على نوع تهجين المدارات الإلكترونية، وخواص المواد على هندسة الجزيئات.
لفت انتباه الطلاب إلى تأثير القوانين الأساسية للطبيعة والسمات الهيكلية للجزيئات على النظام الحالي والجمال في العالم.

المعدات: جهاز كمبيوتر، جهاز عرض متعدد الوسائط، شاشة، عرض إلكتروني. نماذج الكرة والعصا لجزيئات الميثان والبنتان والجرافيت والماس والإيثيلين والأسيتيلين، ونماذج الجزيئات المصنوعة من البالونات، ونماذج هندسية لرباعي السطوح والهرم الثلاثي. جدول توضيحي "التعديلات المتآصلة للكربون"، صور فوتوغرافية تصور الجزيئات والبلورات، تقارير الطلاب، صورة L. Pauling.

خطة الدرس

I. جوهر تهجين مدارات الإلكترون وآليته.

ثانيا. من تاريخ القضية. بولينج إل هو كيميائي عظيم في القرن العشرين، وإنجازاته في دراسة ووصف هياكل الجزيئات.

ثالثا. هندسة جزيئات المواد العضوية وغير العضوية، والتي تحددها:

س 3 __ التهجين؛
س 2 __ التهجين؛
س – التهجين.

مهمة الدرس: تكرار تهجين المدارات الإلكترونية لذرة الكربون، خواص الروابط الكيميائية. يقوم طالب واحد بإعداد عرض تقديمي إلكتروني بعنوان "حياة وعمل L. Pauling".

تصميم اللوحة

تقدم الدرس

I. اللحظة التنظيمية. الشريحة رقم 1.

ثانيا. محادثة حول الواجب المنزلي (6 دقائق). الشريحة رقم 2، صيغ المواد الموجودة على السبورة.

ما خصائص الروابط التساهمية التي درسناها في الدرس الأخير؟ (الطول، E، القوة، التشبع)
ما هو طول السند وعلى ماذا يعتمد؟ (اعتمادا على الحجم الذري وتعدد الروابط)
ما هي طاقة الربط وعلى ماذا تعتمد؟ (كمية الطاقة اللازمة لكسر الرابطة؛ تعتمد على قوة الرابطة)
ما هي قوة الرابطة وعلى ماذا تعتمد؟ (اعتمادًا على نوع الاتصال -؟، أو؟، وأي السحب تتداخل - هجينة أم غير هجينة)
كيف ترتبط خصائص الرابطة التساهمية؟ (كلما زاد الطول قلت القوة والطاقة)
كيف يتغير طول الرابطة في جزيئات هاليد الهيدروجين (انظر على السبورة - العمود الأول) ولماذا؟ (يزيد بسبب زيادة حجم الذرة)
أي من الاتصالات المعطاة (على السبورة) هي الأقوى؟ (HF)
عندما تذوب هاليدات الهيدروجين في الماء، تتشكل الأحماض. أي من هذه الأحماض سيكون الأقوى ولماذا؟ (HJ، لأن الحموضة هي القدرة على التخلي عن H +، أضعف اتصال في HJ)
أي حمض سيكون الأضعف؟ (HF – حمض الهيدروفلوريك، يذيب الزجاج)
مدرس:تعتمد خصائص المادة على حجم الذرات التي تشكلها.
كيف تتغير قوة الرابطة في سلسلة الهيدروكربونات (انظر على اللوحة - العمود الثاني) وعلى ماذا تعتمد؟ (من الأعلى إلى الأسفل، تزداد قوة الرابطة مع زيادة التعدد وتناقص الطول)
وكيف يؤثر ذلك على خصائص هذه المواد؟ (تتميز الألكانات التي تحتوي على روابط α فقط بتفاعلات الاستبدال، وتتميز الألكينات التي تحتوي على روابط α بتفاعلات إضافة، وبالنسبة للألكينات، تكون تفاعلات الإضافة وتفاعلات استبدال ذرات الهيدروجين في الرابطة الثلاثية نموذجية)
باستخدام مثال جزيئات المواد البسيطة الكلور والأكسجين والنيتروجين (انظر العمود الثالث على السبورة)، اشرح كيف يؤثر تركيب جزيئاتها على خصائصها. (الكلور لا يتواجد في صورة حرة - رابطة أحادية، الأكسجين في الهواء 21% - رابطة مزدوجة، النيتروجين في الهواء 78%، مادة خاملة - رابطة ثلاثية)
مدرس: تعتمد خواص المواد العضوية وغير العضوية على تعدد الروابط.
كيف يؤثر تشبع الروابط على خواص المواد (انظر على السبورة - العمود الرابع) (لا يحتوي الميثان على روابط غير مشبعة، والأمونيا والماء لهما روابط غير مشبعة، وبالتالي فهما ثنائيات القطب).
مدرسب: تعتمد خواص المواد على خواص الرابطة التساهمية.