كيف تتكوّن رابطة سيجما؟
سؤال من الحياة
لماذا يستقر زوج من ذرات الهيدروجين عند مسافة محددة، بدل أن يلتصقا بلا حدود؟
أحتاج أساسًا بسيطًا قبل الدرس
- الفلك توزيع احتمال لا كرة صلبة؛ الألوان في الرسم لتوضيح الأجزاء.
- الطاقة الأقل تعني استقرارًا أكبر عند المقارنة بنفس المرجع.
- الرابطة تحتاج زوجًا من الإلكترونات، وليس نقل إلكترون بالضرورة.
الفكرة بكلمات بسيطة
في تصوير رابطة التكافؤ تنشأ رابطة تساهمية من تداخل فلكين نصف ممتلئين واقتران إلكترونيهما بلفين متعاكسين. تزداد كثافة الإلكترونات بين النواتين. سيجما σ تداخل على محور الرابطة، ويمكن أن ينشأ من s–s أو s–p أو p–p رأسًا لرأس.
- بعيدًا جدًا يكون التداخل ضعيفًا والتجاذب غير كافٍ للترابط.
- عند الاقتراب نحوالمسافة المستقرة تنخفض طاقة الوضع.
- قرب شديد يزيد تنافر النوى والإلكترونات فترتفع الطاقة؛ يوجد طول توازن للرابطة.
- σ اسم لشكل توزيع الكثافة حول المحور، وليس مرادفًا لفلك s.
- في HCl يتداخل 1s مع 3p؛ في F₂ يكون التداخل 2p–2p رأسًا لرأس.
- قصر الرابطة يرتبط غالبًا بقوتها ضمن سلسلة متشابهة؛ لا نعمم دون مراعاة نوع الذرات.
- الرسم ثنائي الأبعاد تمثيل لشكل ثلاثي الأبعاد؛ لا يصور مسار الإلكترون.
مثال محلول: لماذا فعلنا كل خطوة؟
H₂:تداخل 1s–1s. HF:تداخل 1s للهيدروجين مع 2p نصف الممتلئ للفلور.
- نكتب H:1s¹ و F:[He]2s²2p⁵.
- H لديه فلك 1s نصف ممتلئ، و F لديه فلك 2p نصف ممتلئ.
- التداخل على محور النواتين ينتج σ واحدة.
- الأزواج غير الرابطة للفلور لا تتحول كلها إلى روابط.
- تُقارن طاقة الجزيء بطاقات الذرات المنفصلة لتفسير الاستقرار.
انتبه لهذا الخلط الشائع
- اقتراب النواتين بلا حد ليس الأكثر استقرارًا.
- سيجما ليست حكرًا على أفلاك s.
- الطريقة بالأفلاك النقية وحدها لا تفسر زوايا وأشكال جميع الجزيئات متعددة الذرات.
تدريب متدرج: من الأساس إلى التطبيق
اختر، اقرأ السبب، وعدّل إجابتك دون عقوبة.
جرّب فكرة جديدة واشرح بكلماتك
لماذا لا يستطيع نموذج p النقية وحده تفسير زاوية الماء 104.5°؟
هذا التفسير للتفكير الذاتي؛ لا نصححه آليًا ولا نحفظه. هل ذكرت السبب والعلاقة؟