معلومات عن تركيب لويس
تركيب لويس هو تمثيل مبسط جدا لتوزيع الإلكترونات المكافئة في الجزيء، ويستخدم لإظهار كيفية ترتيب الإلكترونات حول الذرات الفردية في الجزيء، حيث تمثل الإلكترونات بـ `نقاط` أو خطوط بين الذرتين، والهدف من ذلك هو الوصول إلى التكوين الإلكتروني الأمثل .
ما هو تركيب لويس
تركيب لويس هو مخطط يعرف أيضا باسم تمثيل لويس أو بنية لويس، وهو يظهر الترابط بين ذرات الجزيء وأزواج الإلكترونات الوحيدة الموجودة في الجزيء. يمكن استنباط بنية لويس لأي جزيء مرتبط تساهميا، بما في ذلك المركبات التناسقية. وتمت تسمية بنية لويس على اسم جيلبرت إن. لويس، الذي أعلن عنها في مقاله “الذرة والجزيء” عام 1916. يهدف تركيب لويس إلى توسيع مفهوم مخطط الإلكترون من خلال إضافة خطوط بين الذرات لتمثيل الأزواج المشتركة في رابطة كيميائية .
وفي تركيب لويس، يظهر ترتيب كل ذرة وموقعها في بنية الجزيء باستخدام الرمز الكيميائي. وترسم الخطوط بين الذرات المتصلة ببعضها البعض (يمكن استخدام أزواج من النقاط بدلا من الخطوط)، وتمثل الإلكترونات الزائدة التي تشكل أزواجا وحيدة بأزواج من النقاط وتوضع بجوار الذرات .
على الرغم من أن عناصر المجموعة الرئيسية في الفترة الثانية وما بعدها تتفاعل عادة عن طريق اكتساب أو فقدان أو مشاركة الإلكترونات لتحقيق تشكيل إلكترون لحزمة التكافؤ التي تحتوي على ثمانية أوكتات كاملة من الإلكترونات (8)، يمكن للهيدروجين (H) فقط تشكيل روابط بمشاركة إلكترونين فقط .
كيفية رسم تركيب لويس
إيجاد العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ
يتم في هذه الخطوة إضافة إجمالي عدد الإلكترونات التكافؤ من جميع الذرات في الجزيء .
العثور على عدد الإلكترونات اللازمة لجعل الذرات متكاملة
يعتبر المستوى الإلكتروني للذرة مكتملًا عندما يمتلئ غلاف الإلكترون الخارجي، وتحتاج العناصر من أربعة إلى ثمانية إلكترونات على الجدول الدوري لملء غلاف الإلكترون الخارجي. تُعرف هذه الخاصية غالبًا باسم “قاعدة الثمانيات.
تحديد عدد الروابط في الجزيء
تتكون الروابط التساهمية عندما يتشكل إلكترون واحد من كل ذرة زوج إلكترون، وتوضح الخطوة الثانية عدد الإلكترونات المطلوبة. والخطوة الأولى هي عدد الإلكترونات الموجودة، وبطرح العدد في الخطوة الأولى من العدد في الخطوة الثانية، نحصل على عدد الإلكترونات المطلوبة لاكتمال الأوكتيت. وكل رابط يتطلب زوجا من الإلكترونات، وبالتالي فإن عدد الروابط يساوي نصف عدد الإلكترونات المطلوبة، أو بالتعبير التالي: (الخطوة الثانية – الخطوة الأولى) / .
اختيار الذرة المركزية
عادة ما تكون الذرة المركزية لجزيء أقل ذرة إلكترونيا أو أعلى تكافؤا، ولتحديد الكهرسلبية أو السالبية الكهربائية، يمكن الاعتماد إما على اتجاهات الجدول الدوري أو على جدول يحتوي على قيم الكهرسلبية أو السالبية الكهربائية، وتنخفض قيمة الكهرسلبية أو السالبية الكهربائية مع تحريك المجموعة على الجدول الدوري من اليسار إلى اليمين، وعادة ما تظهر ذرات الهيدروجين والهالوجين على السطح الخارجي للجزيء ونادرا ما تكون الذرة المركزية .
ارسم هيكل التركيب
يتم ربط الذرات ببعضها البعض عن طريق خط مستقيم يصل إلى الذرة المركزية، ويمكن أن ترتبط الذرة المركزية بأربع ذرات أخرى على الأكثر .
وضع الإلكترونات حول الذرات الخارجية
يتم استكمال الإلكترونات الثماني حول كلٍ من الذرات الخارجية، وإذا لم يكن هناك عدد كافٍ من الإلكترونات لاستكمال الثمانيات، فإن الهيكل البنائي الناتج من الخطوة الخامسة سيكون غير صحيح .
وضع الإلكترونات المتبقية حول الذرة الوسطى
يتم إكمال الثمانية للذرة المركزية مع الإلكترونات المتبقية ، وإذا كان هناك أي روابط متبقية من الخطوة 3 ، فيتم إنشاء روابط مزدوجة مع أزواج وحيدة على ذرات خارجية ، ويمثل الرابطة المزدوجة خطين صلبين مرسومين بين زوج من الذرات ، وإذا كان هناك أكثر من ثمانية إلكترونات على الذرة المركزية ولم تكن الذرة واحدة من الاستثناءات لقاعدة الثماني ، فقد يتم حساب عدد ذرات التكافؤ في الخطوة 1 بشكل غير صحيح ، وهذا سيكمل تركيب لويس للجزيء .
تركيب لويس وتركيب الرنين
غالبًا ما ينطوي وجود بعض الجزيئات على تركيبين أو أكثر متكافئين ، ويمكن إظهار الرنين باستخدام هياكل لويس لتمثيل الأشكال المتعددة التي يمكن أن يوجد بها جزيء ، ولا ينتقل الجزيء بين هذه الأشكال ، بل هو متوسط الأشكال المتعددة ، ويمكن ملاحظة ذلك عندما تحيط ذرات متعددة من نفس النوع بالذرة المركزية ، وعندما يتم وضع جميع الأزواج وحيدة على التركيب ، قد لا تزال جميع الذرات لا تحتوي على ثماني إلكترونات ، وللتعامل مع هذه المشكلة تشكل الذرات (بشكل أساسي في صيغة C أو N أو O) روابط مزدوجة أو ثلاثية عن طريق تحريك أزواج وحيدة لتشكيل رابطة ثانية أو ثالثة بين ذرتين ، والذرة التي كانت في الأصل الزوج الوحيد لا تفقد ثمانيتها لأنها تتقاسم زوجها الوحيد ، ويتم وضع أسهم برأسين بين الهياكل المتعددة للجزيء أو الأيون لإظهار الرنين .
تركيب لويس لأيون النتريت (NO2−)
النيتروجين هو أصغر ذرة ذات كهرسلبية، ويجب أن تكون الذرة المركزية. وبعد حساب إلكترونات التكافؤ، يكون هناك مجموعة مكونة من 17 إلكترونًا (5 من النيتروجين + 2 × 6 من الأكسجين)، وتشير الشحنة -1 إلى وجود إلكترون إضافي، وبذلك يصل إجمالي عدد الإلكترونات إلى 18 .
سيتم ربط كل ذرة أكسجين بذرة نيتروجين باستخدام 16 إلكترونًا، وسيتم وضع الإلكترونات الباقية 16 في بداية العملية كزوج واحد وحيد على ذرات الأكسجين (3 أزواج حول كل ذرة) وذرة النيتروجين (زوج واحد) .
على الرغم من وجود جميع الإلكترونات الـ 18 في الهيكل (إلكترونان لكل من الرابطتين و 14 لكل من الأزواج السبعة الوحيدة)، إلا أن ثمان ذرات النيتروجين غير مقنعة لإرضاء قاعدة الثماني في ذرة النيتروجين. لذا، يجب عمل رابطة مزدوجة بين ذرة النيتروجين وواحدة من ذرات الأكسجين، ونظرا لتماثل الجزيء، فإن الأكسجين الذي يتم اختياره ليس مهما. بسبب وجود ذرات الأكسجين المختلفة، يمكن تشكيل رابطة مزدوجة مع ذرة النيتروجين، وسيكون هناك تركيبان مختلفان للرنين يظهران كل ذرة أكسجين مع رابطة مزدوجة لذرة النيتروجين، ويتم تمييز هذه التركيبات بسهم مزدوج الرأس .
تركيب لويس للمركبات الغنية بالإلكترون
عناصر العدد الذري الأكبر من 13 عادة ما تكون مركبات أو أيونات متعددة الذرات وتحتوي على إلكترونات إضافية، ويتم تعيين الإلكترونات الإضافية إلى الذرة المركزية إما كأزواج وحيدة أو زيادة في عدد الروابط، ولا يجب استخدام روابط متعددة مع هذه المركبات
مثال : ارسم بنية لويس لخماسي الفوسفور (PF5) .
الإجابة: يتم وضع ذرة الفسفور في وسط الجزيء لأنها لديها كهرسلبية أقل من الفلور .
يتكون العدد الإجمالي للإلكترون من 40 (5 من الفلورين، 7 من كل واحدة، بالإضافة إلى 5 من الفسفور) .
تركيب لويس للمركبات الفقيرة
هناك نوع آخر من الجزيء أو أيونات متعددة الذرات ، حيث يوجد نقص في الإلكترون لإلكترون واحد أو أكثر لإكمال ثُمانيات جميع الذرات ، وفي هذه الحالات ، يتم تعيين ذرات أكثر سالبة للإلكترونات كأكبر عدد من الإلكترونات لإكمال تلك الثماني أولاً ثم يتم تعيين النقص في الذرة المركزية .
مثال: يرسم بنية لويس لثلاثي فلوريد البورون BF3.
الإجابة : بسبب ارتفاع الكهربائية في الفلور وانخفاضها في البورون، يتم وضع ذرة البورون في وسط الجزيء .
يتكون العدد الإجمالي للإلكترونات في هذه الجزيئة من 24 إلكترونًا [3 (7 من فلورين) + 3 من البورون]، وباستخدام رابطة واحدة بين البورون وكل من ذرات الفلور، يتم ملء الإلكترونات المتبقية كأزواج وحيدة حول ذرات الفلور لإكمال الثمانيات لجميع الإلكترونات 24 .