فيديو السؤال: تحديد الشكل الجزيئي لأيون نيتريت الكيمياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح المخطط بنية لويس لأيون نيتريت، ‪NO2 1-‬‏. ما شكل هذا الجزيء؟

يطلب منا السؤال تحديد الشكل الثلاثي الأبعاد لأيون النيتريت. يمكننا الاستعانة بنموذج ‪V-S-E-P-R‬‏ أو نموذج فيسبر في هذا الأمر. يرمز ‪VSEPR‬‏ إلى تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ. وهو نموذج يستخدم للتنبؤ بالأشكال الثلاثية الأبعاد للأيونات أو الجزيئات المتعددة الذرات، استنادًا إلى فرضية أن التنافر الكهروستاتيكي بين أزواج إلكترونات التكافؤ سيقل إلى الحد الأدنى. دعونا نطبق هذا النموذج على جزيء مثل الميثان أو ‪CH4‬‏.

في حين أننا نرسم بنية لويس للميثان في بعدين بهذا الشكل؛ حيث تبعد كل رابطة من روابط الكربون-الهيدروجين عن الرابطة الأخرى بزاوية قياسها 90 درجة، يخبرنا نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ أن الشكل الثلاثي الأبعاد للميثان لن يبدو بهذا الشكل. فبدلًا من ذلك، ستتمركز النطاقات السالبة الشحنة حول ذرة الكربون المركزية على نحو يقلل من التنافر بينها؛ حيث تكون الزوايا بين النطاقات 109.5 درجات تقريبًا. يتخذ جزيء الميثان شكلًا يبدو رباعي الأوجه؛ ولذا يسمى هذا الشكل «رباعي الأوجه».

دعونا نستخدم الآن نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ لتحديد الشكل الثلاثي الأبعاد لأيون النيتريت. لفعل ذلك، علينا أولًا تحديد الذرة المركزية في البنية. بعد ذلك: سنعد النطاقات المترابطة في الذرة المركزية. وأخيرًا: سنعد النطاقات غير المترابطة في الذرة المركزية. لتحديد الذرة المركزية لأيون النيتريت، سنستخدم بنية لويس الموضحة. يمكننا رؤية النيتروجين الموجود في المركز مرتبطًا به هاتان الذرتان الأخريان. إذن النيتروجين هو الذرة المركزية لهذا الجزيء. والآن، دعونا نعد النطاقات المترابطة في النيتروجين.

يمكن تعريف النطاق المترابط بأنه نطاق إلكتروني يحدث فيه ترابط. ويمكننا اعتباره موقعًا حول الذرة المركزية حيث تشترك إلكترونات التكافؤ مع ذرة خارجية. نلاحظ أن النيتروجين له موقعين يحدث فيهما الترابط مع ذرتي الأكسجين. وتعتبر هذه الرابطة المزدوجة نطاقًا مترابطًا واحدًا؛ إذ لا يزال يحدث الترابط بين الذرتين في موقع واحد فقط. إذن لدينا نطاقان مترابطان.

وأخيرًا: دعونا نعد النطاقات غير المترابطة في الذرة المركزية. يمكن أيضًا تسمية النطاق غير المترابط بالزوج الحر، وهو زوج من إلكترونات التكافؤ غير المشتركة في رابطة تساهمية. يمكننا أن نلاحظ في بنية لويس أن الإلكترونات الممثلة في صورة نقاط هي الإلكترونات الموجودة في غلاف التكافؤ فقط للذرات المرسومة عليها. هذان الإلكترونان هنا موجودان فقط في غلاف التكافؤ لذرة النيتروجين وغير مشتركين في رابطة تساهمية. إذن هذان الإلكترونان هما زوج حر ينتمي إلى النيتروجين فقط. ومن ثم، فإن الذرة المركزية التي لدينا تحتوي على زوج حر واحد، أو بعبارة أخرى: على نطاق واحد غير مترابط.

بالانتباه إلى هذه المعلومات واستخدام نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ، يمكننا الآن تحديد شكل أيون النيتريت. سنركز على النيتروجين باعتباره الذرة المركزية، التي عرفنا أن لها نطاقين مترابطين ونطاقًا واحدًا غير مترابط. يخبرنا نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ أن التنافر بين هذه النطاقات سينتج عنه شكل ثلاثي الأبعاد تتباعد فيه المسافة إلى الحد الأقصى بين النطاقات غير المترابطة والنطاقات المترابطة السالبة الشحنة هذه، وهو ما يمنح أيون النيتريت شكلًا منحنيًا بزوايا رابطة قياسها 118 درجة تقريبًا. وعليه، فإن شكل أيون النيتريت منحن.