أشكال الجزيئات – بناء الروابط والأزواج الحرة وقياس زوايا الروابط (VSEPR)
الكيمياءالروابط الكيميائية15–16 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلنموذج ثلاثي الأبعاد يضيف فيه الطالب روابط أحادية وثنائية وثلاثية وأزواج إلكترونات حرة إلى ذرة مركزية، ثم يشاهد مناطق الكثافة الإلكترونية تتنافر لتبتعد بعضها عن بعض أقصى مسافة ممكنة. اسحب ذرة إلى موضع آخر ثم اتركها لترى كيف تعود، واقرأ زوايا الروابط والشكل الهندسي للجزيء والترتيب الهندسي لمناطق الكثافة الإلكترونية. وتقارن شاشة «جزيئات حقيقية» بين 13 جزيئًا (H₂O، CO₂، SO₂، NH₃، CH₄، SF₆…) كما قيست فعليًا وكما يتنبأ بها النموذج. مبنية على محاكاة "Molecule Shapes" من PhET Interactive Simulations، جامعة كولورادو بولدر (CC BY 4.0)؛ أعيدت كتابتها.
الدرس: الرابطة التساهمية
ماذا تعرض
يتحدد شكل الجزيء بعدد مناطق الكثافة الإلكترونية حول الذرة المركزية، أي الروابط والأزواج الحرة. فهذه المناطق سالبة الشحنة تتنافر، فتترتب لتكون أبعد ما يمكن بعضها عن بعض، وهذا هو جوهر نظرية VSEPR. وتُحسب الرابطة الثنائية أو الثلاثية منطقة واحدة مثل الرابطة الأحادية، أما الزوج الحر فيتنافر بقوة أكبر فيضغط الروابط ويصغّر الزوايا بينها، ولهذا تقل زاوية الرابطة في NH₃ و H₂O عن الزاوية الرباعية 109.5°. ويفرّق الطالب بين الترتيب الهندسي لمناطق الكثافة الإلكترونية والشكل الهندسي للجزيء الذي تحدده الذرات وحدها.
طريقة الاستخدام
في شاشة «النموذج» استخدم الزرين + و − في مربع «الذرة المركزية A لديها» لإضافة رابطة أحادية أو ثنائية أو ثلاثية أو زوج حر، أو اضغط «إزالة الكل». اسحب ذرة ثم اتركها لترى عودتها، واسحب الخلفية لتدوير النموذج. فعّل في مربع «العرض» خيارات «الأزواج الحرة» و«زوايا الروابط» و«الشكل الهندسي للجزيء». في شاشة «جزيئات حقيقية» اختر جزيئًا وبدّل بين «حقيقي» و«نموذج».
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة النموذج (ابنِ بنفسك), جزيئات حقيقية
- عدد الروابط الأحادية في البداية 0–6
- عدد الروابط الثنائية في البداية 0–6
- عدد الروابط الثلاثية في البداية 0–6
- عدد الأزواج الحرة في البداية 0–6
- الجزيء الحقيقي H₂O, CO₂, SO₂, XeF₂, BF₃, ClF₃, NH₃, CH₄, SF₄, XeF₄, BrF₅, PCl₅, SF₆
- عرض الجزيء الحقيقي حقيقي, نموذج
- إظهار الأزواج الحرة
- إظهار زوايا الروابط
- إظهار اسم الشكل الهندسي للجزيء
- إظهار اسم الترتيب الإلكتروني
أسئلة للاستكشاف
- لماذا تكون زاوية الرابطة في H₂O أصغر منها في CH₄ مع أن لكل منهما أربع مناطق كثافة إلكترونية؟
- ما الشكل الهندسي لجزيء له ثلاث روابط وزوج حر واحد حول الذرة المركزية؟
- لماذا يكون جزيء CO₂ خطيًا مع أن ذرة الكربون فيه ترتبط برابطتين ثنائيتين؟
