المحاضرة الثامنه / موضوع التهجين

🧪 نظرية التأصُّر في الكيمياء التناسقية (Valence Bond Theory – VBT)

✅ أولًا: ما هي نظرية التأصّر؟

هي نظرية تفسر كيفية تكوين الروابط في المركبات التناسقية بناءً على فكرة مشاركة أو منح أزواج إلكترونية من الليجندات إلى مدارات الذرة المركزية (الفلز).

تم اقتراحها من قبل الكيميائيين لتفسير:

• نوع التهجين في الذرة المركزية.
• الشكل الهندسي للمعقد التناسقي.
• الخواص المغناطيسية (مغناطيسية أو غير مغناطيسية).

⚛️ ثانيًا: المبادئ الأساسية لنظرية التأصر

1. الذرة المركزية (عادة فلز انتقالي) تحتوي على مدارات فارغة تستقبل أزواجًا إلكترونية من الليجندات.
2. الروابط المتكوّنة تسمى روابط تناسقية أو روابط داتية:
   • حيث يُمنح الزوج الإلكتروني بالكامل من الليجند إلى الفلز.
3. هذه المدارات الفارغة في الذرة المركزية تتهجّن لتكوين مدارات جديدة متكافئة تستوعب أزواج الإلكترونات.
4. نوع التهجين يحدد الشكل الهندسي للمعقد التناسقي.
5. يُؤخذ في الاعتبار عدد التناسق ونوع الليجندات لتحديد التهجين.

🔁 ثالثًا: التهجينات الشائعة والأشكال الهندسية

✔️ ملاحظة:

• ligands قوية مثل CN⁻ و NH₃ تؤدي إلى تهجين داخلي (d²sp³).
• ligands ضعيفة مثل Cl⁻ و H₂O قد تؤدي إلى تهجين خارجي (sp³d²).

🧪 رابعًا: تطبيق على مثال – $[Co(NH_3)_6]^{3+}$

1. العدد الذري لـ Co = 27
2. Co³⁺ ⇒ فقد 3 إلكترونات ⇒ التوزيع الإلكتروني:

   $$[Ar] 3d^6$$

3. الليجند NH₃ = قوي ⇒ الزوج الإلكتروني يدخل إلى مدارات d داخلية
4. عدد التناسق = 6 ⇒ تهجين d²sp³
   ⇒ الشكل الهندسي = Octahedral (ثماني الأوجه)
5. جميع الإلكترونات مزدوجة ⇒ المعقد غير مغناطيسي (diamagnetic)

🔬 خامسًا: تطبيق على $[Ni(CN)_4]^{2-}$

1. Ni = 28 ⇒ Ni²⁺ = 3d⁸
2. CN⁻ = ليجند قوي ⇒ يسبب تهجين dsp²
3. عدد التناسق = 4 ⇒ مربع مستو (Square planar)
4. الإلكترونات مزدوجة ⇒ المعقد غير مغناطيسي

📌 سادسًا: مميزات وعيوب نظرية التأصُّر

✅ مميزاتها:

• تفسر أشكال المعقدات (خطي، مربع، ثماني).
• تساعد في التنبؤ بـ الخواص المغناطيسية (بارامغناطيسي أو دايامغناطيسي).
• توضح نوع التهجين في الذرة المركزية.

❌ عيوبها:

• لا تفسر الألوان في المعقدات التناسقية.
• لا تفسر الطيف الإلكتروني بدقة.
• لا تعطي تصورًا دقيقًا للطاقة والروابط.

هذه العيوب غطّتها نظرية المجال البلوري ونظرية الأوربيتالات الجزيئية لاحقًا.

📝 خلاصة سريعة:

✅ خاتمة:

نظرية التأصُّر (Valence Bond Theory) هي إحدى الطرق لفهم كيف ترتبط الليجندات بالفلزات في المركبات التناسقية. من خلال التهجين وتوزيع الإلكترونات، يمكننا التنبؤ بالشكل الهندسي والخواص المغناطيسية للمركب.

رغم أنها لا تشرح كل الظواهر مثل اللون والطيف، فإنها أداة قوية وأساسية في فهم الكيمياء غير العضوية.

✅ خطوات تحديد نوع التهجين في المركب التناسقي:

➊ اكتب الصيغة الكيميائية للمركب التناسقي.

مثال:

$$[Co(NH_3)_6]^{3+}$$

➋ حدد العدد الذري للفلز المركزي، ثم اطرح الإلكترونات المفقودة (حسب الشحنة) لتحصل على التوزيع الإلكتروني.

• Co: العدد الذري = 27
• Co³⁺ ⇒ يفقد 3 إلكترونات ⇒ التوزيع الإلكتروني =

  $$[Ar]\, 3d^6$$

➌ حدد نوع الليجند: هل هو قوي أم ضعيف؟

• ليجند قوي (مثل CN⁻، NH₃): يدخل في مدارات d الداخلية ⇒ تهجين d²sp³
• ليجند ضعيف (مثل H₂O، Cl⁻): يدخل في مدارات d الخارجية ⇒ تهجين sp³d²

➍ احسب عدد التناسق = عدد الليجندات المتصلة بالذرة المركزية.

في المثال:

• يوجد 6 ليجندات NH₃ ⇒ عدد التناسق = 6

➎ حدد نوع التهجين المناسب لعدد التناسق:

➏ استنتج الشكل الهندسي والخواص المغناطيسية:

• إذا جميع الإلكترونات مزدوجة: المعقد دايامغناطيسي (غير مغناطيسي).
• إذا توجد إلكترونات غير مزدوجة: المعقد بارامغناطيسي (مغناطيسي).

🧪 مثال تطبيقي: $[Fe(CN)_6]^{4-}$

1. Fe: العدد الذري = 26
2. Fe²⁺ ⇒ التوزيع الإلكتروني = $[Ar]\, 3d^6$
3. CN⁻ = ليجند قوي ⇒ تهجين داخلي ⇒ d²sp³
4. عدد التناسق = 6 ⇒ شكل ثماني الأوجه
5. الإلكترونات مزدوجة ⇒ المعقد غير مغناطيسي

✅ النتيجة:

• التهجين: d²sp³
• الشكل: Octahedral
• الخواص المغناطيسية: Diamagnetic