نسخة الفيديو النصية
يوضح المخطط الآتي جزيء الهيدرازين. ما قياس زاوية الرابطة N-N-H في جزيء الهيدرازين؟ (أ) 90 درجة، (ب) 104.5 درجات، (ج) 107 درجات، (د) 109.5 درجات، (هـ) 120 درجة.
للإجابة عن هذا السؤال، يمكننا استخدام نموذج فيسبر، الذي يرمز إلى تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ. ويستخدم هذا النموذج لتوقع الأشكال الثلاثية الأبعاد للجزيئات المتعددة الذرات أو الأيونات عن طريق افتراض أن التنافر الكهروستاتيكي بين أزواج الإلكترونات سيقل. ويمكننا، باستخدام هذا النموذج، أيضًا أن نتوقع زوايا الرابطة في الجزيء.
دعونا نطبق هذا النموذج على مثال شائع، مثل الميثان. وبينما نرسم بنية لويس الثنائية الأبعاد هكذا بزوايا رابطة قياسها 90 درجة، نجد أن نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ يخبرنا أن هذا لا يمثل الشكل الثلاثي الأبعاد. فبدلًا من ذلك، ستتواجد النطاقات الإلكترونية السالبة الشحنة حول ذرة الكربون المركزية بطريقة تقلل من التنافر الكهروستاتيكي فيما بينها، ومن ثم تزيد المساحة بينها. وينتج عن ذلك زوايا رابطة قياسها 109.5 درجات تقريبًا.
دعونا نطبق هذه المعلومات على جزيء الهيدرازين. باستخدام بنية لويس للهيدرازين، يمكننا تطبيق نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ لتحديد زاوية الرابطة بين رابطة نيتروجين-نيتروجين ورابطة نيتروجين-هيدروجين. يمكننا التركيز على إحدى ذرتي النيتروجين باعتبارها الذرة المركزية. كما رأينا في الميثان، ثمة أربعة نطاقات إلكترونية حول الذرة المركزية. ثلاثة من بين هذه النطاقات الإلكترونية هي نطاقات ترابط؛ نظرًا لكونها زوجًا من إلكترونات التكافؤ المشتركة بين ذرتين. ونطاق واحد هو نطاق غير مترابط، ويطلق عليه أيضًا اسم الزوج الحر.
الزوج الحر هو زوج من إلكترونات التكافؤ غير المشتركة في رابطة تساهمية. ويؤثر هذا الزوج الحر من الإلكترونات على زوايا الرابطة في البنية. من الممكن أن نتوقع أن يكون قياس زوايا الرابطة 109.5، كما رأينا في حالة الميثان؛ لأن هذه الذرة المركزية تحيط بها أيضًا أربعة نطاقات إلكترونية. ومع ذلك، فإن الزوج الحر سيؤدي إلى المزيد من التنافر وسيجعل زاوية الرابطة أصغر. وبسبب هذا التنافر الإضافي، فإن قياس زاوية الرابطة سيساوي 107 درجات تقريبًا.
إذن، قياس زاوية الرابطة نيتروجين-نيتروجين-هيدروجين في الهيدرازين هي على الأرجح الخيار ج؛ أي 107 درجات.
