تعريف المجال الإلكتروني ونظرية VSEPR

في الكيمياء ، يشير المجال الإلكتروني إلى عدد أزواج وحيد أو كفالة مواقع حول ذرة معينة في جزيء. قد تسمى أيضًا مجالات الإلكترونات مجموعات الإلكترون. موقع السندات مستقل عما إذا كانت السندات رابطة مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: المجال الإلكتروني

تخيل ربط بالونين معًا في النهاية. تطرد البالونات بعضها البعض تلقائيًا. أضف بالونًا ثالثًا ، ويحدث نفس الشيء بحيث تشكل الأطراف المربوطة مثلثًا متساوي الأضلاع. أضف بالونًا رابعًا ، وتعيد الأطراف المربوطة توجيه نفسها إلى شكل رباعي السطوح.

تحدث نفس الظاهرة مع الإلكترونات. تتنافر الإلكترونات مع بعضها البعض ، لذلك عندما يتم وضعها بالقرب من بعضها البعض ، فإنها تنظم نفسها تلقائيًا في شكل يقلل من التنافر فيما بينها. توصف هذه الظاهرة باسم VSEPR ، أو تنافر زوج فالنسون الإلكترون.

يتم استخدام المجال الإلكتروني في VSEPR نظرية لتحديد الهندسة الجزيئية للجزيء. تشير الاتفاقية إلى عدد أزواج الإلكترونات الرابطة بالحرف الكبير X ، عدد أزواج الإلكترونات الوحيدة بالحرف الكبير E ، والحرف الكبير A للذرة المركزية للجزيء (فأس_نهـ_م). عند التنبؤ بالهندسة الجزيئية ، ضع في اعتبارك أن الإلكترونات تحاول عمومًا زيادة المسافة من كل منها أخرى لكنها تتأثر بقوى أخرى ، مثل القرب وحجم الشحنة الموجبة نواة.

على سبيل المثال ، CO₂ يحتوي على مجالين إلكترونين حول ذرة الكربون المركزية. كل رابطة مزدوجة تحسب كمجال إلكترون واحد.

عدد ال إلكترون تشير المجالات إلى عدد الأماكن التي يمكنك توقعها للعثور على الإلكترونات حول ذرة مركزية. وهذا بدوره يتعلق بالهندسة المتوقعة للجزيء. عندما يتم استخدام ترتيب المجال الإلكتروني لوصف حول الذرة المركزية للجزيء ، قد يطلق عليه هندسة المجال الإلكتروني للجزيء. ترتيب الذرات في الفضاء هو الهندسة الجزيئية.

تتضمن أمثلة الجزيئات ، وهندسة المجال الإلكتروني ، والهندسة الجزيئية:

• فأس₂ - ينتج هيكل المجال المكون من إلكترون جزيء خطي بمجموعات إلكترونات بفارق 180 درجة. مثال على جزيء بهذه الهندسة هو CH₂= C = CH₂، التي لها اثنان H₂تشكل روابط C-C زاوية 180 درجة. ثاني أكسيد الكربون (CO₂) هو جزيء خطي آخر يتكون من رابطين O-C متباعدين 180 درجة.
• فأس₂E و AX₂هـ₂ - إذا كان هناك مجالان إلكترونيان وزوج إلكترون واحد أو اثنان ، يمكن أن يكون للجزيء انحناء علم الهندسة. تساهم أزواج الإلكترونات الوحيدة بشكل كبير في شكل الجزيء. إذا كان هناك زوج وحيد ، فإن النتيجة هي شكل مستو ثلاثي ، بينما ينتج زوجان وحيدان شكل رباعي السطوح.
• فأس₃ - يصف نظام المجال الإلكتروني الثلاثة الهندسة المستوية الثلاثية لجزيء حيث يتم ترتيب أربع ذرات لتكوين مثلثات فيما يتعلق ببعضها البعض. تضيف الزوايا ما يصل إلى 360 درجة. مثال على جزيء مع هذا التكوين هو ثلاثي فلوريد البورون (BF₃) ، التي تحتوي على ثلاث روابط F-B ، كل منها يشكل زوايا 120 درجة.

للتنبؤ بالهندسة الجزيئية باستخدام نموذج VSEPR:

1. رسم هيكل لويس للأيون أو الجزيء.
2. رتب مجالات الإلكترون حول الذرة المركزية لتقليل التنافر.
3. احسب إجمالي عدد المجالات الإلكترونية.
4. استخدم الترتيب الزاوي للروابط الكيميائية بين الذرات لتحديد الهندسة الجزيئية. ضع في اعتبارك أن الروابط المتعددة (أي الروابط المزدوجة والسندات الثلاثية) تُحسب كمجال إلكترون واحد. وبعبارة أخرى ، فإن الرابطة المزدوجة هي مجال واحد ، وليس نطاقان.

جولي ، ويليام ل. "الكيمياء الحديثة غير العضوية". كلية ماكجرو هيل ، 1 يونيو 1984.

بتروتشي ، رالف هـ. "الكيمياء العامة: المبادئ والتطبيقات الحديثة". F. جيفري هيرينج ، جيفري د. مادورا وآخرون ، الطبعة 11 ، بيرسون ، 29 فبراير 2016.