نسخة الفيديو النصية
رتب الجزيئات الآتية حسب زاوية الرابطة من الأصغر إلى الأكبر. أ: الماء، ب: ثاني أكسيد الكربون، ج: ثاني أكسيد الكبريت، د: ثلاثي فلوريد الكلور.
يعطينا هذا السؤال أربعة جزيئات مختلفة. ويجب أن نحدد قيم زوايا الروابط ونقارن بينهما حتى نتمكن من ترتيبها. لتحديد زوايا الروابط، يجب أن نعرف الأشكال الثلاثية الأبعاد للجزيئات. يمكننا استخدام نموذج فيسبر لاستنتاج أشكال الجزيئات. يسمى هذا النموذج أيضًا نموذج تنافر أزواج إلكترونات التكافؤ. ويستخدم للتنبؤ بالشكل الثلاثي الأبعاد لجزيء أو أيون متعدد الذرات بافتراض أن التنافر الكهروستاتيكي بين أزواج إلكترونات التكافؤ سيقل. ويقل هذا التنافر عن طريق زيادة المسافة بين النطاقات الإلكترونية.
يمكننا التنبؤ بالأشكال الثلاثية الأبعاد من خلال تحديد عدد نطاقات الترابط وعدم الترابط الإلكترونية الموجودة حول الذرة المركزية لكل جزيء. نطاق الترابط نطاق إلكتروني في الذرة المركزية يحدث عنده الترابط. بعبارة أخرى: هو موقع تشارك فيه إلكترونات التكافؤ بين الذرة المركزية وذرة خارجية. يمكن أن يسمى نطاق عدم الترابط أيضًا بالزوج الحر، وهو زوج من إلكترونات التكافؤ غير مشارك في رابطة تساهمية. ومن الجدير بالذكر أن وجود زوج حر على ذرة مركزية يولد تنافرًا أكبر مقارنة بنطاق ترابط، وهو ما ينتج عنه زوايا روابط أصغر من المتوقع.
باستخدام هذه المعلومات، دعونا نبدأ بالجزيء الموجود في الخيار أ وهو الماء أو H2O. تبدو بنية لويس للماء هكذا. الذرة المركزية لهذه البنية هي الأكسجين. وتحتوي على نطاقي ترابط ونطاقي عدم ترابط أو زوجين حرين. مع وجود أربعة نطاقات إلكترونية كلية حول ذرة الأكسجين المركزية، قد نتوقع زوايا قياسها 109.5 درجات بين كل نطاق، كما هو الحال في أي شكل رباعي الأوجه. لكن بسبب التنافر الإضافي الناتج عن الزوجين الحرين، تتقلص زاوية الرابطة قليلًا إلى 104.5 درجات، وهو ما يعطي جزيء الماء شكلًا منحنيًا.
دعونا الآن نلق نظرة على الجزيء الموجود في الخيار ب، أو ثاني أكسيد الكربون، الذي صيغته الكيميائية هي CO2. توضح لنا بنية لويس لثاني أكسيد الكربون أن الكربون هو الذرة المركزية للجزيء وأن لها نطاقي ترابط. وعلى الرغم من أن ذرات الكربون والأكسجين مترابطة تساهميًّا بواسطة رابطتين مزدوجتين، فإن كل رابطة مزدوجة تظل نطاق ترابط واحدًا فقط. تقلل هاتان الرابطتان التنافر عن طريق زيادة المسافة بينهما، وهو ما ينتج عنه زاوية رابطة مقدارها 180 درجة، وهو ما يجعل ثاني أكسيد الكربون جزيئًا خطيًّا.
يحتوي الجزيء الموجود في الخيار ج، وهو ثاني أكسيد الكبريت أو SO2، على ذرة كبريت مركزية ذات نطاقي ترابط وزوج حر واحد. ثاني أكسيد الكبريت أيضًا جزيء منحن، كما رأينا مع الماء. لكن زاوية الرابطة ليست 104.5 درجات. ونظرًا لأن الذرة المركزية في ثاني أكسيد الكبريت تحتوي على زوج حر واحد فقط، مقارنة بزوجين حرين في ذرة الأكسجين المركزية في جزيء الماء، فإن التنافر يقل في ثاني أكسيد الكبريت. وهذا يعطي ثاني أكسيد الكبريت زاوية رابطة تساوي 118 درجة تقريبًا.
أخيرًا: في حالة الجزيء الموجود في الخيار د، وهو ثلاثي فلوريد الكلور، أو ClF3، يمكننا أن نلاحظ من بنية لويس أن ذرة الكلور المركزية تحتوي على ثلاثة نطاقات ترابط وزوجين حرين. وينتج عن ذلك جزيء على شكل حرف T بزوايا رابطة قياسها 90 درجة.
إذن، الجزيء الذي له أصغر زوايا رابطة هو الجزيء الموجود في الخيار د، ثلاثي فلوريد الكلور، بزوايا رابطة قياسها 90 درجة، يليه الجزيء الموجود في الخيار أ، أو الماء، بزوايا رابطة قياسها 104.5 درجات تقريبًا، ثم الجزيء الموجود في الخيار ج، ثاني أكسيد الكبريت، بزوايا رابطة قياسها 118 درجة. وأخيرًا: الجزيء الموجود في الخيار ب، ثاني أكسيد الكربون، هو الجزيء الذي له أكبر زوايا رابطة قياسها 180 درجة. إذن، ترتيب الجزيئات حسب زوايا الرابطة من الأصغر إلى الأكبر هو د، أ، ج، ب.
