تركيب لويس
* من هو لويس ؟:-
جيلبرت نيوتن لويس (Gilbert Newton Lewis 1875 – 1946) هو عالم فيزيائي وكيميائي أميركي، وُلد لويس في ويماوث، بماساشوسيتس، ونال درجته العلمية في الطب من جامعة هارفارد عام 1899م. أكمل علومه وتخرج من جامعة نبراسكا Nebraska ،وفي عام 1912م، أصبح أستاذًا للكيمياء وعميدًا في جامعة كاليفورنيا. وهنا أدخل الديناميكية الحرارية، في دراسة الكيمياء
أكسبته أعماله واكتشافاته ونظرياته في كثير من موضوعات الكيمياء العامة والفيزيائية شهرة عالمية وجعلته من علماء الكيمياء المرموقين في القرن العشرين . وضع لويس مفهوم الرابطة الكيميائية الحديث ، وصنف الروابط إلى أيونية ومشتركة، وبحث وأسس لنظريات الربط الحديثة . درس أيضاً الديناميكا الحرارية Thermodynamic وأسهم في وضع الكثير من قوانينها . وضع تعريفاً ونظرية خاصة بالحموض والقواعد ما تزال معمولاً بها حتى يومنا هذا . وعند دراسته للروابط وضع العديد من المفاهيم الحديثة منها مفهوم الكترونات التكافؤ ، وقاعدة الاستقرار الالكتروني أو قاعدة الثمانية (ربط) كما اقترح النظام البسيط في تمثيل الالكترونات بالنقط عند كتابة رموز العناصر والأيونات البسيطة وعند كتابة صيغ المركبات والأيونات المعقدة .
* طريقة لويس في التمثيل الالكتروني :
طريقة لويس في تمثيل الكترونات التكافؤ بالنقط أطلق لويس على الكترونات المستوى الخارجي للذرة الأبعد عن النواة اسم الكترونات التكافؤ أو الكترونات الربط ، وهذه الالكترونات هي المسؤولة عن عمل الروابط الكيميائية مع ذرات من نفس النوع لتكوين الجزيئات المتشابهة مثل H2 ، S8 ، أو مع ذرات عناصر أخرى وتكوين المركبات الكيميائية مثل CO2 ، NaCl ابتدع لويس طريقة بسيطة في تمثيل الكترونات التكافؤ (الربط) ، وهي الكترونات عندها بعض من حرية الحركة . بسبب بعدها عن النواة لذا يمكنها أن تفلت من جذب نواة الذرة كلياً أو جزئياً ، وعندما يحدث ذلك تعمل علاقات جديدة (روابط) تجعل الذرات في وضع أكثر استقراراً واتزاناً .
* تطبيق طريقة لويس :
تطبق طريقة لويس في التعبير عن الالكترونات بالنقط في موضوعات وكتب الكيمياء ، ومن المستحيل أن تجد كتاب كيمياء لا يستعملها أو يشير إليها .
نستخدم طريقة لويس في التعبير عن الذرات ونوسعها لتشمل الأيونات والمركبات الكيميائية سواء أكانت الرابطة فيها من النوع الأيوني أم المشترك، كما نستخدمها للتعبير عن مجموعات العناصر في الجدول الدوري بطريقة بسيطة .
لاحظ أن قاعدة الثمانية التي وضعها لويس والتي نصها : (حتى تستقر الذرات يجب أن يحاط مدارها الأخير بثمانية الكترونات) . هي نتيجة لما كان علماء الكيمياء قد درسوه ولاحظوه على عناصر الغازات النبيلة (المجموعة الثامنة) من قلة النشاط الكيميائي ، حيث لا تبدي رغبة في التفاعل مع غيرها من العناصر وتكوين المركبات ، وهذا ما جعل لويس يعتبرها نموذجاً ومثالاً يحتذى للعناصر الأخرى النشطة والفعالة ، التي يكون في ذراتها عدداً من الإلكترونات غير المزدوجة ، وعندما تتحد مع بعضها وتكوّن مركبات تربط بينها روابط مشتركة أو أيونية تزدوج الكتروناتها ويصبح التوزيع الإلكتروني للواحد منها مشابهاً للتوزيع الإلكتروني للغاز النبيل الأقرب إليه ، أن ذرة العنصر حينما تكسب أو تفقد الكتروناً (أو الكترونات) تتحول إلى أيون سالب أو أيون موجب نسمي هذا النوع من الأيونات باسم الأيونات البسيطة إذن الأيون البسيط : هو ذرة واحدة أصبحت مشحونة نتيجة كسبها أو فقدانها لإلكترون واحد أو عدة الكترونات .
يوجد مقابل هذا النوع البسيط من الأيونات أيونات تتكون من عدة ذرات Polyatomic Ions يمكن أن نطلق عليها اسم الأيونات المركبة أو الأيونات عديدة الذرات ، وهذه الأيونات تتصرف كوحدة واحدة ولا تتجزأ عند دخولها في تفاعلات كيميائية وتكوين روابط ، أي أنها تسلك سلوك الأيونات البسيطة نُسمي الأيونات عديدة الذرات باسم المجموعة الكيماوية وهذه أيونات مركبة بالمقارنة مع الأيونات البسيطة التي تتكون من ذرة واحدة . وهذه الأيونات تتصرف كوحدة واحدة ولا تتجزأ عند دخولها في تفاعلات كيميائية مع غيرها وتكوين روابط ، أي أنها تسلك سلوك الأيونات البسيطة .
* تركيب لويس أو بنية لويس
المعروف أيضا مخطط التمثيل النقطي للإلكترونات أو مخطط لويس للتمثيل النقطي أوصيغة لويس النقطية أو هيكل لويس النقطي أو هيكل الإلكترونات النقطي) هو رسم بياني ثنائي الأبعاد يستخدم فيالكيمياء لإظهار الترابط بين ذرات جزيء ما والأزواج الإلكترونات الوحيدة التي قد تكون موجودة في هذا الجزيء.[2][3][4] يستخدم مبدئيا لإظهار المواقع النسبية لمختلف الذرات بالنسبة لبعضها وتشكيلات الروابط التكافؤية التي تجمع بين مختلف ذرات المركب إضافة إلى توضع الإلكترونات بالنسبة لذرات الجزيء. يمكن رسم بنية لويس لأي جزيء يحوي رابطة تساهمية بالإضافة إلى المعقدات.
تنسب التسمية إلى العالم جيلبرت نيوتن لويس، الذي قام بتقديمها في مقالته الذرة والجزيء التي تعود إلى عام 1916[5]. تشبه بنية لويس المخططات النقطية للإلكترونات من حيث أن الإلكترونات التكافؤية تمثل بنقط عندما تكون منفردة وغير متزاوجة، ولكن عندما تكون الإلكترونات مشتركة في الرابطة التساهمية تمثل في بنية لويس على شكل خط متصل.
[IMG]file:///C:/Users/ALMASAR/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG]
هيكل لويس لذرة من الماء
يمكن رسم هيكل لويس لأي جزيء يتمتع برابطة تساهمية أو لأي تركيب معقد تساندي. سمي هيكل لويس على اسم كان اسمه هيكل لويس بعد جيلبرت لويسالذي عرض فكرة الهيكل في مقالة له سنة 1916 تحت عنوان المادة الذرة والجزيء. هيكل لويس متشابه مع المخططات النقطية للإلكترونات في كون إلكترونات التكافؤ في الأزواج الوحيدة تمثل كنقاط ولكن الهيكل يحتوي أيضا على خطوط لتمثيل الأزواج المشتركة في الرابطة الكيميائية (فردية ومزدوجة وثلاثية، الخ(
تظهر هياكل لويس كل ذرة ومكانتها في بنية الجزيء باستخدام رمزه الكيميائي. يتم رسم خطوط بين الذرات المترابطة (أزواج من النقاط يمكن استخدامها بدلا من الخطوط). تمثل الإلكترونات الزائدة من الأزواج الوحيدة كزوج من النقاط ويتم وضعها بجانب الذرات. على الرغم من أن عناصر المجموعة الرئيسية من الصف الثاني تتفاعل عادة من خلال الحصول أو فقدان أو تقاسم الإلكترونات إلى أن يتحقق التكافؤ في تكوين الإلكترونات على ثمانية (8) الإلكترونات فأن العناصر الأخرى تتبع قواعد مختلفة. عنصر الهيدروجين (H) يمكنه فقط أن يشكل روابط التي تشترك فقط باثنين من الإلكترونات، بينما الفلزات الإنتقالية غالباً ما تتوافق مع قاعدة الإثنا عشرية (12) (على سبيل المثال، مركبات أيون البرمنغنات). عموما، العناصر التي تقع تحت الصف الثاني قادرة على التوسع لاستيعاب إلكترون تكافؤ التكافؤ حتى أكثر من 8 إلكترونات.
الأشكال البديلة.
لابد من التنبيه على موضوع مهم وهو كتابة الصيغ الكيميائية للمركبات حيث أن كتابة رمز عنصر الكوبالت وأي عنصر يجب مراعاة حالة الأحرف وحجمها فمثلا إذا كتبت عنصر الكوبالت بالشكل التالي CO أو co
فهذا خطأ لأن في الحالة الأولى CO هذا يعتبر مركب أحادي أوكسيد الكربون وليس الكوبالت لأن رمز C ورمز O بنفس الحجم وهذا يدل على كل حرف رمز اي (كربون , أوكسجين) أما في الحالة الثانية co صغيرا ممكن أن تقرأ كما الكبيرة إذا صغر حجم الخط.
أما لكتابة رمز الكوبالت بشكل صحيح يجب كتابته بالشكل Co وبالتالي لا يمكن اعتبار C كربون و O أوكسجين وإنما الإثنان مع بعض والذي يرمز للكوبالت.
مثل كتابة هيدروكسيد الصوديوم تكتب NaOH وليس NAOH أو NaoH
ثانياً: كيف تستخرج رمز لويس للعناصر دون البحث عن شكله ؟
يقصد يتمثيل لويس: وضع رمز العنصر ثم وضع الكترونات التكافؤ (الطبقة السطحية) على شكل نقط حول العنصر وبذلك يتم وضع تمثيل لويس (ولكن من أجل ذلك يجب توزيع الالكترونات في الطبقات الالكترونية(
مثلا من أجل مثالنا (الكوبالت) Co يحوي الكوبالت على 27 الكترون ولنوزعها على الطيقات المدارات) الالكترونية
نعرف أنه يوجد هناك 7 مدارات رئيسية (n) وهي (K , L , M , N , O , P , Q) وهناك مدارات فرعية فيها
وهي ( s , p , d , f) وهناك قواعد تحدد لنا كيفية التوزيع هي
1- مبدأ الاستبعاد لباولي: والذي ينص على انه لا يمكن لالكترونين في الذرة نفسها أي تمتلك نفس الأعداد الكمومية الأربعة .
2- مبدأ البناء : تملأ الحجيرات (المدارات) الالكترونية بدء من المداء ذي الطاقة الأدنى إلى الأعلى.
3- - قاعدة هوند : والتي تنص أنه لا يمكن لحجيرة ما على كل مدار أن تضم الكترونين معا قبل أن تضم كل واحدة من كافة حجيرات المدار الكترونا واحدا.
وبالتالي نوزع ال 27 الكترون:
1s = 2 e
2s = 2 e , 2p = 6 e
3s = 2 e , 3p = 6 e , 4s = 2e , 3d = 7 e
الآن نلاحظ الطبقة الأخيرة فقط من المدار والتي تأخذ أعلى رقم
نلاحظ أن الطبقة الأخيرة هي (4) والتي هي 4s حيث 4 تدل على الطبقة الرئيسية الرابعة و s تدل على الطبقة الفرعية في الطبقة الرئيسية
وبالتالي الطبقة الأخيرة لا تحوي سوى اكترونين وبالتالي نضع رمز العنصر ونقطتين حول الرمز فنحصل على تمثيل لويس.
رد مع اقتباس
