پاسخ به دوستان (1)

با تشکر از تمامی دوستان که مشوق من درتهیه این مجموعه می باشند .

1- درجواب آقای مصطفی براتی   که علاقمند به دادن مقاله به این وبلاگ هستند. می توانند مطالب خودرا همراه باآدرس فلش یا عکس مورد نظر به پست الکترونیکی من میل کنند مطالب به نام خود ایشان درج خواهد شد.

2- ودرپاسخ به شیمیدوست  گرامی که ازمن سایتی درباره فرا گیری تفسیر طیفهای جرمی . مادون قرمز و ان ام آر خواسته بودند. باید عرض کنم فعلا آدرس http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/carey/student/olc/ch13nmr.html  راکه  به روشی ساده مطالب را بیا ن نموده دردست دارم . 
3- ودرپاسخ به حدیث عزیز ٬ درباره خواص ترکیبات دوتایی به  آدرس http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/ionic.html مراجعه شود درضمن درپست های قبلی کلاس شیمی درباره چگونگی تشکیل پیوند یونی http://kimiagari.blogfa.com/post-49.aspx

و نحوه انحلال این ترکیباتhttp://kimiagari.blogfa.com/post-7.aspx

 ورسانایی الکتریکی http://kimiagari.blogfa.com/post-10.aspx

خواص کولیگاتیوhttp://kimiagari.blogfa.com/post-6.aspx

مطالبی گذاشته شده بود. درضمن به زودی درباره چگونگی واکنش سدیم با کلر وخواص نمک طعام مطلبی خواهم نوشت.

۴- دوست عزیز دیگری  که درباره ساختار الماس وشکل ونوع پیوند از من سوال نموده بودند باید بگویم درپستی بانام کربن دوالوتروپ کربن (الماس وگرافیت ) مورد بررسی قرارگرفت. 

 http://kimiagari.blogfa.com/post-46.aspx

 مطالب مورد نظر ایشان بامقایسه باگرافیت وهمراه با دوفیلم کوتاه درباره الماس وگرافیت نوشته شده بود . 

امیدوارم مطالب فوق مورد استفاده قرارگیرد .

۵- درتایید نظر کاوه گرامی به  http://kimiagari.blogfa.com/post-49.aspx مراجعه شود.

پیوند کووالانس کئوردینانس (داتیو)

هریک از دواتم شرکت کننده در  پیوند کووالانسی  یک الکترون به اشتراک می گذارند. وبه طوری که نمی توان تشخیص داد که الکترون های پیوندی متعلق به کدام اتم بوده است .ولی یک نوع پیوند کووالانسی دیگروجود دارد٬که درآن یک اتم دوالکترون پیوندی ( دهنده الکترون ) راتامین می کند واتم دیگر که الکترون کم دارد (پذیرنده الکترون) این دوالکترون را می گیرد .این پیوندکووالانسی را داتیو ( کووالانس کئوردینانسی ) می نامند.

 هنگامی که گاز آمونیاک را باگاز هیدروژن کلرید مجاور هم قرار می دهیم این دو ماده باهم واکنش داده ومولکول  NH₄Cl را می سازند که از یون کلرید(  ^-Cl )   ویون آمونیوم  ( ⁺NH₄ ) تشکیل شده است .

 همانطور که ملاحظه می نمایید H درمولکول HCl الکترون خودرا درلایه الکترونی اتم Cl جا می گذارد واتم نیتروژن درمولکول  NH3: الکترون غیر پیوندی خودرا دراختیار⁺ H قرار می دهد.به این ترتیب ⁺ H پذیرنده الکترون واتم نیتروژن درمولکول NH3 دهنده الکترون می باشد.

 به طور ساده می توان پیوند داتیورا به صورت یک فلش از طرف عنصر دهنده الکترون به سمت اتم گیرنده الکترون نشان داد درضمن باید توجه داشت هرچهار پیوند در یون آمونیم ازنظر انرژی وطول پیوند یکسان هستند وهیچگونه تفاوتی بعد ازتشکیل باهم ندارند.                                                                         

هنگامی که مولکول HClدرآب حل می شود  ⁺ H  از این مولکول جداشده وبامولکول آب پیوند داتیومی دهد دراین جانیز اتم اکسیژن آب که دوجفت الکترون ناپیوندی دارد یک جفت الکترون دراختیار⁺ H  قرارمی دهد وپیوند داتیو تشکیل می شود                           

به واکنش  زیر توجه کنید .دراین واکنش نیتروژن جفت الکترون ناپیوندی خودرا دراختیار اتم بور قرار می دهد  وبه این ترتیب اتم بور B  نیز درلایه ظرفیت خود دارای هشت الکترون می شود. 

 به شکل ساده تر بامدل خطی می توان این  مولکول را به صورت زیر نشان داد.

مولکول ₃ AlCl نیز مانند مولکول  ₃ BF  می باشد واتم Al  دراین مولکول  درلایه ظرفیت خود دارای شش الکترون می شود .  آزمایش نشان می دهد این مولکول در 180 درجه سانتی گراد تصعید می شود. اگر این ماده ساختار یونی می داشت باید دمای ذوب بسیار بالایی می داشت . زیرابرای ازبین بردن  جاذبه شدید بین یون ها به انرژی زیادی نیاز است .

وقتی ماده ای دردمایی پایین تصعید می شود. می توان نتیجه گرفت بایدمولکولی کووالانسی باشد .( جامد مولکولی ) به مدل الکترون نقطه ای  ₃ AlCl توجه کنید.

اندازه گیری جرم مولکولی درحالت بخار این مولکول نشان می دهد فرمول مولکولی آن باید به صورت دیمر (  Al ₂Cl₆ ) باشد .دراین دیمر همانطور که درزیر ملاحظه می کنید . دو پیوند به طریق داتیو تشکیل شده است .

 اتم کلر نیزدارای زوج الکترون های غیر پیوندی درلایه ظرفیت خود است که می تواند آن ها رادراختیار اتم Al قراردهد .

 پیوند در یون های فلزی آبپوشیده:

مولکول آب باتشکیل پیوندقوی یون های حل شده را احاطه می نماید. بیشتر یون های فلزی ضمن آبپوشی با مولکول آب پیوندتشکیل می دهند.

آلومینیم کلرید دارای پیوند کووالانسی است هنگامی که درآب حل می شود یونش می یابد. سپس شش مولکول آب یون ³⁺Al  را احاطه نموده و یون هگزا آکوا آلومینیم    Al(H₂O)₆⁺³  را می سازند . به چگونگی تشکیل این یون توجه نمایید .                                                                                                                  Al: 1s²2s²2p⁶3s²3p_x¹

                                                                                            A l ⁺³ : 1s²2s²2p⁶   

اکنون این یون می تواندبا اوربیتال های   ( 3s,3p,  3d)  لایه ظرفیت خودبا جفت الکترون های غیرپیوندی

 اکسیژن آب پیوند داتیو برقرارنماید.

 شکل این یون هشت وجهی است( هیبرید S P³d²) .لازم به تذکراست  برای تجسم شکل کمپلکس پیوندهای  داتیوی که دربالا وپایین  صفحه قرار دارندبه شکل فلش های  خطی و پیوندهای  داتیوی  جلوی صفحه بافلش هایی به شکل گوه وپیوندهای داتیوی عقب صفحه به شکل  فلش های نقطه چین نشان داده شده است .

  پیوند داتیو درکربن منوکسید

درمولکول کربن منوکسید  دواوربیتال تک الکترونی اکسیژن بادواوربیتال تک الکترونی کربن پیوند کووالانسی برقرارمی نمایند .امادراین حالت لایه ظرفیت کربن دارای شش الکترون خواهد شد. برای تکمیل لایه ظرفیت درکربن جفت الکترون غیر پیوندی اکسیژن با کربن پیوند داتیو می دهد . به این ترتیب درفرمول ساختاری کربن منوکسید پیوند سه گانه برقرار می شود. C ≡ O

دربیشتر اسید های اکسیژندار  اتم مرکزی با اکسیژن دارای پیوند داتیو است واثر القایی منفی این اکسیژن باعث افزایش قدرت اسیدی دراین گونه اسید ها  می شود.

لازم به تذکر است دریون نیترات هرسه پیوند N  وO  ازهرحیث یکسان هستند واین به علت عدم استقرارالکترون (رزونانس) دراین سه پیوند است .

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/dative.htm

آرایش الکترونی اتم ها

به کمک آرایش الکترونی یک اتم می توان  خواص فیزیکی وشیمیایی آن عنصررا پیش بینی نمود.

 الکترون هابه ترتیب افزایش انرژی دراوربیتال هاقرارمی گیرند.(طبق اصل آفبا = اصل بناگذاری ).

 دیاگرام زیراوربیتال ها رابه ترتیب انرژی نشان می دهد. هرچه الکترون به هسته نزدیک تر

می شود درسطح انرژی کمتری قرار می گیرد. به عبارتی برای جدا سازی آن ازاتم انرژی بیشتری

 نیاز است.( طبق تعریف مقدار انرژی اتم منفی است)

                                                                                                             هسته

انرژی یک اوربیتال تحت تاثیر عوامل زیر قرارمی گیرد.                                                

1- اثر بار هسته : باافزایش پروتون ( Z ) در هسته جاذبه بین الکترون وهسته افزایش می یابد .

2- اثر حائلی : الکترون های درونی که بین هسته والکترون های بیرونی قرار می گیرند به طور

 نسبی اثر جاذبه هسته بر روی این الکترون هارا کاهش می دهند. وهم چنین الکترون هایی که

در یک زیر لایه قرار می گیرند تا حدودی حایل یکدیگر بوده واز جاذبه هسته می کاهند به طور

کلی باتوجه به اثر حائلی ٬باری که هر اتم ازطرف هسته احساس می کند بار موثر هسته ( *Z)

می نامند. که مسلما همیشه کمتر از بار هسته ( Z ) می باشد.

 3- اثر الکترون اضافی : الکترون دوم انرژی اوربیتال را٬ افزایش می دهد به مثال زیر توجه نمایید.                                        انرژی اوربیتال      H=  -1311kj mol^-1               1s                                                         انرژی اوربیتال      He =  -2372 kj mol^-1          1s

                                                انرژی اوربیتال      He ⁺=  -5250 kj mol^-1         1s

4- اثر شکل اوربیتال :  قدرت نفوذ الکترون در اوربیتال       s > p > d > f می باشد . اوربیتال 

 s بعلت شکل کروی که دارد تا نزدیکی هسته می تواند نفوذ کند ودرنتیجه جاذبه هسته برروی

الکترون های این اوربیتال بیشتراست درحالی که سایر  اوربیتال ها دارای صفحه گرهی می باشند

که چگالی الکترون درآن صفر است والکترون هرگز به اندازه الکترون s نمی تواند به هسته

 نزدیک شود. درنتیجه این اثر٬ سطح انرژی اصلی  به دو یاچند زیر لایه (اوربیتال های d ٬ p ٬ f )

 شکافته می شود. مثلا لایه سوم( 3= n )  دارای زیر لایه های    3s  و 3p  و 3dمی باشد .

s که کروی است دارای فقط یک اوربیتال و p که دمبلی شکل است . درسه جهت محورمختصات

 گسترش می یابد .ودارای سه اوربیتال(   p_x ٬ p_y ٬ p_z )  می باشد.

d که دربین محورهای مختصات نیز نفوذ می کند دارای پنچ اوربیتال وبه همین ترتیب f دارای

 هفت اوربیتال می باشد.        

طبق اصل آفبا آرایش الکترونی اتم ها را به طریق زیر رسم می نماییم :

1- ازپایین ترین سطح انرژی الکترون ها را دراوربیتال ها قرار می دهیم . ₁H: 1s¹

2- طبق اصل طرد پائولی در هر اوربیتال دوالکترون بااسپین مخالف جای می گیرد.  ₂He:1s²  

طبق اصل پائولی تعداد اوربیتال ها درهر تراز اصلی از رابطه   (  n ²  ) که درآن  n  شماره تراز

 اصلی است به دست می آید.

3-  طبق اصل هوند اوربیتال های هم انرژی هنگامی زوج می شوند که هرکدام یک الکترون داشته

 باشند. 

   ₅B  :   1s²2s²2p_x¹ 

        ₆C :   1s²2s²2p_x¹2p_y¹      

  ₇N:      1s²2s²2p_x¹2p_y¹2p_z¹ 

    ₈O :  1s²2s²2p_x²2p_y¹2p_z¹

        ّ₉F:    1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z¹  

   ₁₀Ne   :    1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z²

                               تعداد الکترون دراوربیتال ² 3s   سطح انرژی اصلی                       

                                                          نوع اوربیتال    

 4- به طور کلی اوربیتال هایی ابتدا الکترون می پذیرند که مجموع شماره ترازاصلی و عدد

سمتی کوچکتری (   n+l  )   داشته باشند وچنانچه مجموع این دو عدد٬ در دو اوربیتال برابر

 باشد اوربیتالی ابتدا الکترون می پذیرد که شماره ترازاصلی انرژی درآن ( n ) کوچکترباشد. 

 مثال : 

                                                                     3s:      n+l   =  3+ 0= 3 

                                                                     3P:     n+l   =  3+ 1= 4 

                                                                     3d:     n+1   =  3+ 2= 5

                                                                       4s:     n+l   =  4+ 0= 4 

                                                                       4P:     n+l   =  4+ 1=5 

ترتیب پر شدن دراین چند اوربیتال به این ترتیب خواهد بود .

                                               4P  <------ 3d   < ------ 4s  <----- 3P   <----- 3s

اوربیتال ها را معمولا به شکل دایره ویا مربع نشان می دهند .حال اگر اوربیتال ها را به ترتیب

 پر شدن درکنار هم قرار دهیم.جدولی نظیر جدول زیر به وجود خواهد آمد. که همان جدول تناوبی

  عناصر است.

.

طبق این قاعده می توان آرایش الکترونی بیشتر اتم ها را درحالت پایه به دست آورد.ولی لازم به

 تذکر است این قاعده تقریبی بوده زیرا برمبنای فرضی استوارشده است که همیشه درست نیست. در

بعضی ازعناصر که عدداتمی بالایی دارند ترازهای فرعی به طور منظم پر نمی شوند.وچند مورد

استثنایی مشاهده می شود.

باکلیک دراینجا وانتخاب  عنصر مورد نظر خود به چگونگی آرایش الکترون ها درآن اتم دست

 خواهید یافت.

منابع :

http://www.chemguide.co.uk/atoms/properties/elstructs.html

شیمی عمومی  تالیف اسمیت اسموت پرایس

ساختار اتم هاومولکول ها  دکتر منصور عابدینی

  جایگاه الکترون                 

دریکی ازیادداشت های گذشته  در باره اعدادکوانتومی نوشته بودم بامروری برآن:

 سطوح انرژی دراتم کوانتومی (پله٬ پله ) است .هر الکترون ترازانرژی خاصی را اشغال می کند.موقعیت و  ویژگی های اوربیتالی که توسط هر الکترون اشغال می شودباچهار عددکوانتومی منحصر به فرد مشخص می شود.به عبارتی  دوالکترون دریک اتم حتما دریکی ازاعدادکوانتومی متفاوت خواهند بود. درواقع این اعداد حالت های متفاوت انرژی الکترون را به نمایش می گذارند.

n عددکوانتومی اصلی٬اندازه نسبی ابرالکترونی را نشان می دهند و بیانگر شماره لایه های  اصلی الکترونی است( 7-1). که درضمن همان شماره تناوب عنصر درجدول تناوبی نیزمی باشد. هرچه n بزرگتر باشد اندازه ابرالکترونی بیشتر والکترون ازهسته دورترخواهد بود .

بیشترین احتمال حضورالکترون درفضای اطراف هسته  را اوربیتال  می نامند.

هرتراز اصلی انرژی می تواندچند ترازفرعی انرژی نزدیک به هم داشته باشد (  s  ٬p ٬ d ٬ f) .

l عدد کوانتومی سمتی ٬ بیانگرنوع وشکل اوربیتال  می باشد. ومی تواند ازصفر تا   1- n تغییر کند .   

                            l=0                     l=1                 l=2                 l=3    عددسمتی

                              s                         p                     d                    f    نوع اوربیتال         

جهت گیری  اوربیتال هادرفضا درامتداد محور های مختصات٬ با عدد کوانتومی m معین می شود. 

(   p_x  ٬ p_y   ٬ p_z  ) ومی تواند اعداد صحیح از l - تا l+ راداشته باشد .

این حالات از حل معادلات پیچیده ریاضی حاصل شده است. باکلیک دراینجا می توانید باانتخاب یک اوربیتال شکل  ومختصات آن را ببینید.

اوربیتال هایی که همشکل وازنظر اندازه یکسان هستندو فقط جهت متفاوتی دارند هم انرژی بوده  و همتراز می نامند

عدد کوانتومی چهارم  s ٬ حرکت الکترون را به دورخودش (حرکت اسپینی)  توصیف می کند که درجهت عقربه ساعت ویا خلاف آن می باشد.حرکت الکترون به دورخودش میدان مغناطیسی ایجاد می کند . مقدار آن ½ + یا ½ - می باشد.  اگر جهت چرخش الکترونی به دورخودش عکس چرخش الکترونی دیگر باشد قطب های مغناطیسی آن دو وارونه خواهد بود به این طریق ربایش مغناطیسی بین آن دو این اجازه را می دهد که دوالکترون دریک ناحیه ازفضای اطراف هسته و دریک اوربیتال جای گیرند.  

در اینجا کلیک کنید وباانتخاب یک اوربیتال٬ اعداد کوانتومی آن را خواهید یافت . 

نظرات شما عزیزان راهگشای من است .  

اتم ها باهم ترکیب می شوند تااوربیتال های S وP  لایه ظرفیت خودراکامل کنند. وبه آرایش گازهای نادر دست یابند .( قاعده اکتت)

 لوئیس برای سهولت نشان دادن آرایش الکترونی اتم ها وتغییرآن دریک پیوند این گونه عمل نمود ٬ که الکترون های لایه ظرفیت هر اتم به شکل نقطه درچهارطرف علامت اختصاری آن اتم قرارداد . ( چهارگوشه به نشانه چهار اوربیتال لایه ظرفیت  S  و P ) 

هرخط دراطراف علامت اختصاری اتم نشانه دوالکترون است.

درپیوند یونی عنصر الکترونگاتیو ازعنصر الکتروپوزیتیو الکترون دریافت می کنند  ودرنتیجه این انتقال کامل الکترون٬ عنصر الکترونگاتیو که دارای بارمنفی شده (آنیون )٬ به آرایش الکترونی  گاز نادر هم دوره خود وعنصر الکتروپوزیتیو که دارای بار مثبت شده (کاتیون)٬ به آرایش الکترونی  گاز نادر قبل از خود دست می یابد.

 به کمک ساختار لوئیس انتقال الکترون  بین دواتم را٬ می توان به صورت زیر نشان داد.

 برای سهولت درنشان دادن انتقال الکترون دریک پیوند یونی می توان به شکل زیر از ساختار لوئیس ( مدل الکترون -نقطه ای) کمک گرفت.                   

درپیوند کووالانسی  اشتراک الکترون صورت می گیرد.  دراین گونه پیوند هراتم بااشتراک گذاشتن یک الکترون اوربیتال های لایه ظرفیت خودرا کامل می کند.به آرایش گاز نادر هم دوره خود می رسد٬ چون الکترون های اشتراکی متعلق به هر دواتم می باشند. به شکل های زیر توجه نمایید.

 ساختارلوئیس چند مولکول درزیر نشان داده شده است.                                                     

با کلیک دراینجا به یک نرم افزار برای تشکیل ساختار لوئیس مولکول ها دست می یابید.

منابع:

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/ionic.html

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/ionic.html

http://www.teachmetuition.co.uk/Chemistry/

Chemicalstructureandbonding/

worked_examples_on_ionic_bonding.htm