التهجين الكيميائي لخامس كلوريد الفوسفور PCl5

مقدمة تعريفية عن خماسي كلوريد الفوسفور:

• ينتمي هذا المركب الكيميائي الى : هاليدات الفوسفور.
• صيغته الجزيئية : PCl5 .
• يتواجد هذا المركب بالشكل : الصلب البلوري.
• هذا المركب الكيميائي ذو لون : أبيض مصفر.
• يستخدم خامس كلوريد الفوسفور في المعامل الكيميائية في عملية تسمى " كلورة المركبات العضوية " .

ما نوع التهجين الكيميائي الذي يحدث لمركب خماسي كلوريد الفوسفور؟
قبل ان أبدأ بمناقشة وشرح التهجين الكيميائي لخامس كلوريد الفوسفور بشكل مفصل سأذكر لكم نوع هذا التهجين الذي يحدث وماذا يعني ذلك.
يحدث لهذا المركب تهجين كيميائي من نوع " sp3d " وهذا النوع من التهجين الكيميائي ينتج عن مزج خمسة مدارات ذريه من "s و p و d" لكي تنتج هذا الفلك الجديد "sp3d" ، ماذا يعني ذلك؟
يعني انه يحدث للذرات المركزية هذا النوع من التهجين عند خلط [فلك واحد من s (مع) ثلاثة افلاك من p (بالإضافة الى) فلك واحد من d ذات الطاقات المتساوية تقريبا] بحيث تمتلك هذه المدارات المختلطة نسب مدارية كالتالي "20% مدار s" و "60% مدار p" و "20% مدار d" ، فبالتالي تتكون خمسة مدارات مهجنة متطابقة ومتساوية طاقياً تعرف بالتهجين "sp3d".

ويكون ترتيب الشكل الهندسي لهذه المدارات الخمسة في هذا النوع من التهجين الكيميائي من خلال توجه ثلاثة مدارات (المدارات المسطحة) لتكون بشكل هندسي مثلث مسطح بزاوية 120° فيما بينها ، بينما المدارين الآخرين (المدارات المحورية) يكون ترتيبهما الهندسي فوق واسفل الشكل المثلث المسطح بزاوية 90° فيما بينهما.

ولكي تفهم هذا النوع من التهجين الكيميائي بشكل اوضح تابع قراءة الشرح المفصل

شرح تهجين خماسي كلوريد الفوسفور PCl5 :
التوزيع الالكتروني للذرة المركزية "P" 

15P: [Ne] 3s2, 3p3 

يتضح لنا من خلال التوزيع الالكتروني لذرة الفوسفور المركزية تواجد ثلاثة إلكترونات منفردة في الغلاف الخارجي لها "n=3".

كيف يحدث التهجين لذرة الفوسفور المركزية؟!
ينتقل احد الالكترونات التي تشغل المدار "3s" الى المدار الاعلى "3d" وبالتالي يصبح لدينا في الغلاف الخارجي "n=3" خمسة الكترونات مفردة (إلكترون مفرد وحيد في المدار s و ثلاثة الكترونات مفردة في المدار p و إلكترون مفرد وحيد في المدار d).

هنا يحدث لذرة الفوسفور المركزية تهجين وتداخل لإلكترونات مستوى الطاقة الرئيسي "n=3" ، بحيث تتساوي طاقة جميع الافلاك التي تحتوي على إلكترونات منفردة في مستوى الطاقة الاخير "n=3" وتختلط معا لتكوين خمسة أفلاك جديدة مهجنة يسمى كل فلك من هذه الافلاك الخمسة بفلك "sp3d" وهذه التسمية تشير الى ان هذا الفلك الجديد ناتج عن تهجين او خلط (فلك واحد 's' مع ثلاثة افلاك 'p' بالإضافة الى فلك واحد 'd') وهذه الخمسة الافلاك المهجنة الجديدة sp3d تكون جميعها متساوية في الطاقة.

وتتجه هذه الافلاك المهجنة في الفراغ بحيث يحدث تنافر بين الكتروناتها ويكون ذلك التنافر بين الالكترونات اقل ما يمكن لتأخذ الشكل الهندسي (مثلث ثنائي الهرم او هرم مثلثي مضاعف trigonal bipyramidal) الزاوية فيما بينها 90° و 120° .

اخيراً وبما ان التوزيع الالكتروني لذرة الكلور:

17Cl: [Ne] 3s2, 3p5

بالتالي يتضح لنا تواجد إلكترون مفرد وحيد في الغلاف الخارجي "n=3" لذرة الكلور ولذلك يحدث ارتباط بين كل فلك من الافلاك الخمسة المهجنة "sp3d" لذرة الفوسفور المركزية مع الالكترون المفرد لكل ذرة من ذرات الكلور الخمسة والمتواجد في الفلك الفرعي "2p" لتتشكل خمسة روابط P–Cl .

خلاصة تهجين "PCl5" :

• نوع التهجين لذرة الفوسفور المركزية : sp3d.
• عدد الافلاك المهجنة في ذرة الفوسفور : 5 .
• الشكل الهندسي (البنائي) هو : مثلث ثنائي الهرم او هرم مثلثي مضاعف trigonal bipyramidal.
• قيمة الزاوية بين الافلاك المهجنة : 90° & 120° .
• نوع الافلاك الداخلة في تكوين الرابطة بين الفوسفور والكلور P–Cl هي : sp3d–p .

المراجع:

1- McMurray, J. (1995). Chemistry Annotated Instructors Edition (4th ed.). Prentice Hall. p. 276. ISBN 978-0-131-40221-8

2- Clayden, Greeves, Warren and Wothers. ORGANIC CHEMISTRY. Oxford University Press Inc., New York (2001). Structure of molecules p.81-110.

3- ZVONIMIR B. MAKSIC, SYMMETRY HYBRIDIZATION AND BONDING IN MOLECULES. Comp. & Maths. with Appls. Vol. 12B, Nos. 3/4, pp. 697-723, 1986.

لتحميل هذه الدراسة العلمية:

https://core.ac.uk/reader/82505494

4- مبادئ الكيمياء العامة. د.محي الدين البكوش، د.نوري بسيبسو، د.ياسر حورية، د.نبيل شيخ قروش. شركة ألجا للنشر العلمي، (2003). بنية المركب الكيميائي (نظرية الروابط) ص180.

لتحميل هذا الكتاب:

https://books-library.online/files/books-library.online-11112242Fd3Z4.pdf

انظر ايضاً