СОХТИ ФАЗОИИ МОЛЕКУЛАИ МОДДАҲОИ ОРГАНИКИ ВА ҒАЙРИОРГАНИКИ

       Бандҳои ковалентӣ омили муайянкунандаи сохти фазоии молекулаҳо мебошанд.
    Атомҳо дар молекулаҳо ба шакли дилхоҳ нею бо ягон низоми муайян ҷойгир мешаванд. Шакли фазоии молекула аз таъсири мутақобили атомҳояш вобаста аст. Таъсири мутақобили атомҳои молекуларо мо метавонем дар асоси пӯшидашавии абрҳои электронии атомҳо шарҳ диҳем.
     Ҳамин тавр, шакли фазоии молекуларо бо самтҳои бандҳои ковалентӣ, ки дар натиҷаи пӯшидашавии абрҳои электронӣ ҳосил мешаванд, вобаста кардан мумкин аст. Вале бояд қайд кард, ки шакл ва ҷойгиршавии байниҳамдигарии абрҳои электронии атомҳо дар молекула нисбат ба шакл ва ҷойгиршавии байниҳамдигарии абрҳои электронии атомҳои озод фарқ мекунанд. Тағйирёбии шакл ва ҷойгиршавии байниҳамдигарии абрҳои электронии атомро дар асоси тасаввурот дар бораи ҳибридшавии абрҳои электронӣ дида баромадан мумкин аст.
     Назарияи ҳибридшавии абрҳои электронӣ аз он бармеояд, ки ҳангоми ҳосил шудани молекула ба ҷои s, р ва d-абрҳои электронии атомҳои озод абрҳои электронии мувофиқ дар натиҷаи омехташавии ин абрҳои электронӣ ба вуҷуд меоянд. Ин абрҳои электрониро абрҳои электронии ҳибридӣ меноманд ва онҳо ба самтҳои ҷойгиршавии атомҳои ҳамсоя равона шудаанд. Дар натиҷа пӯшидашавии абрҳои электронии атом бо атомҳои ҳамсоя хеле зиёдтар мешавад.
     Албатта ҳибридшавии абрҳои электронӣ энергияи бештарро талаб мекунад. Вале пӯшидашавии зиёдтари абрҳои электронии валентӣ ба мустаҳкамии бештари бандҳои ковалентӣ оварда мерасонад, ки дар натиҷаи он бурди энергия ба амал меояд. Агар ин бурди энергия аз энергияи деформатсияи абрҳои электронӣ бештар бошад, он гоҳ ҳибридшавии абрҳои электронӣ ба камшавии энергияи потенсиалии молекулаи ҳосилшуда оварда мерасонад. Яъне, чунин молекула хеле устувор мешавад.
     Ба сифати мисол ҳосилшавии молекулаи фториди бериллийро дида мебароем. Ҷойгиршавии электронҳо дар атоми бериллий чунин аст:

 

     Аз ин ҷо аён аст, ки атоми бериллий дар ҳолати асосӣ электронҳои тоқ надорад. Барои он, ки атоми бериллий дар ҳосилкунии банди химиявӣ иштирок намояд, вай бояд ба ҳолати ангезиш гузарад. Дар ин ҳолат яке аз электронҳо аз s-қишри қабати дуюми электронӣ ба р-қишри ин қабат мегузарад. Он гоҳ конфигуратсияи электронии бериллий чунин мешавад:

     Ҳамин тавр, атоми бериллий дар ҳолати ангезиш ду электрони тоқ дорад, ки абри электронии яке аз онҳо 2s буда, дигараш 2р мебошад. Бо пӯшидашавии ин ду абри электронӣ бо р-абрҳои электронии атоми F ду банди нобаробарқувваи ковалентӣ ҳосил шуда метавонист. Вале чуноне, ки дар боло қайд кардем, бо сарфи як миқдор энергия ба ҷои s ва р-абрҳои электронии атоми бериллий ду абри баробарқувваи электронии ҳибридӣ ҳосил мешавад, ки онҳоро sр-абрҳои электронӣ меноманд. Шакл ва ҷойгиршавии ин абрҳо дар расми 11 нишон дода шудааст:

       Аз ин расм аён аст, ки sр-абрҳои ҳибридӣ аз рӯи як хат ба самтҳои муқобил кашида шудаанд.
     Пӯшидашавии sр-абрҳои электронии ҳибридии бериллий бо р-абрҳои электронии атоми фтор дар расми 12 нишон дода шудааст.

      Бо сабаби шакли дарозрӯя доштани sр-абрҳои электронии ҳибридӣ пӯшидашавии онҳо бо р-абрҳои электронии атомҳои фтор пурратар мешавад. Аз ин сабаб бандҳои химиявии ҳосилшуда хеле мустаҳкаманд. Энергияе, ки ҳангоми ҳосилшавии бандҳо хориҷ мешавад аз энергияи умумие, ки барои ангезонидани бериллий ва ҳосил намудани абрҳои электронии ҳибридӣ сарф шудааст, зиёдтар аст. Бинобар ин ҳосилшавии молекулаи BeF₂ аз назари энергӣ муфид аст.
     Ҳибридшавии s ва р-абрҳои электронӣ, ки дар натиҷаи он ду sр-абрҳои электронӣ ҳосил мешавад, sр-ҳибридшавӣ ном дорад. Аз расми 12 аён аст, ки sр-абрҳои электронӣ ба самтҳои муқобил равонаанд. Аз ин сабаб молекулаи BeF₂ шакли хаттӣ дорад. Яъне, маркази атомҳо дар ин молекула дар як хати рост хобидааст.
    Шаклҳои дигари ҳибридшавии абрҳои электронӣ низ имконпазиранд. Вале дар ҳама ҳолатҳо миқдори абрҳои ҳибридии ҳосилшуда ба миқдори абрҳои электронии атомие, ки дар ҳибридшавӣ иштирок доранд, баробар аст. Ҳамин тавр, ҳангоми ҳибридшавии як s-абри электронӣ бо ду р-абри электронӣ се sр²-абри электронии ҳибридии баробарқувва ҳосил мешавад (sp² ин тавр хонда мешавад: эс пэ ду).
     Ин гуна ҳибридшавиро sр²-ҳибридшавӣ меноманд. Дар ин ҳолат абрҳои электронии ҳибридӣ дар самтҳое ҷойгир мешаванд, ки дар як ҳамворӣ хобида бо якдигар кунҷи 120°-ро ташкил мекунанд (расми 10).
Ба сифати молекулае, ки сохташро ба воситаи sр²-ҳибридшавӣ шарҳ медиҳанд, молекулаи хлориди борро BCl₃ овардан мумкин аст.
      Ҷойгиршавии электронҳо дар қабатҳои электронии атоми бор дар ҳолати асосӣ чунин аст:

     Ҳангоми ба ҳолати ангезиш гузаштани атоми бор яке аз электронҳо аз s-қишри қабати дуюми электронӣ ба р-қишри ин қабат мегузарад. Бо ин сабаб конфигуратсияи электронии атоми бор дар ҳолати ангезиш чунин мешавад:

    Дар ин ҳолат атоми бор метавонист бо як s ва ду р-абрҳои электронӣ се банди ковалентии нобаробар ҳосил намояд. Вале ба ҷои ин, чӣ тавре дар боло қайд гардид, барои бор муфидтар аст, ки се sр²-абpи электронии ҳибридии баробарқувва ҳосил кунад. Самтҳои ҷойгиршвии ин се абри ҳибридӣ дар як ҳамворӣ хобида бо ҳамдигар кунҷи 120°-ро ташкил мекунанд.

     Ин се абри электронии ҳибридӣ бо р-абрҳои электронии атомҳои хлор пӯшида шуда, молекулаи BCl₃-ро ҳосил мекунанд. Ин молекула шакли секунҷаи баробартарафро дорад, ки атоми бор дар маркази он ва атомҳои хлор дар қуллаҳои он ҷойгиранд (расми 11).
     Ба далелҳои дар боло овардашуда такя намуда, мо ба моҳияти sp³-ҳибридшавӣ низ сарфаҳм рафта метавонем. Дар ин маврид чор sp³-aбpҳои электронии ҳибридии баробарқувва аз як s ва се рабрҳои электронӣ ҳосил мешаванд. Самтҳои ин sp³-aбpҳои электронии ҳибридӣ дар фазо тетраэдрро ташкил мекунанд. Кунҷи байниҳамдигарии самтҳо ба 109°28' баробар аст. Шумо аллакай медонед, ки молекулаи метан дар асоси чунин ҳибридшавӣ ҳосил мешавад.

     Расми 11. Ҳосилшавии молекулаи сехлориди бор (BCl₃)

     Сохти фазоии молекулаи об ва аммиакро низ дар асоси sр³-ҳибридшавӣ фаҳмидан мумкин аст. Дар молекулаи об кунҷи байни бандҳо ба 104°5' вале дар молекулаи NH₃ кунҷи байни бандҳо ба 107°3' баробар аст. Яъне, дар ҳар ду ҳолат кунҷҳо ба кунҷи тетраэдрӣ 109°28' наздик мебошанд.
    Ин бо он шарҳ дода мешавад, ки s ва р-абрҳои электронии ҳам оксиген ва ҳам нитроген чор sр³-абрҳои электронии ҳибридӣ ҳосил менамоянд. Чӣ хеле дар боло гуфтем, самтҳои ин абрҳои электронии ҳибридӣ дар фазо шакли тетраэдрро ташкил медиҳанд. Молекулаи аммиакро чун тетраэдре дидан мумкин аст, ки атоми нитроген дар маркази тетраэдр ва се атоми ҳидроген дар се қуллаи он ҷойгир шудаанд. Ҳамин тавр молекулаи обро чун тетраэдре тасаввур кардан мумкин аст, ки атоми оксиген дар маркази он ва атомҳои ҳидроген дар ду қуллаи он ҷойгир шудаанд. Вале чаро дар молекулаҳои об ва аммиак кунҷи байни бандҳо, нисбат ба тетраэдрӣ каме хурдтар аст?
     Барои он ки ба ин савол ҷавоб бидиҳем, ба нақшаи сохти молекулаҳои метан, аммиак ва об диққат медиҳем: (расми 12).

Расми 12. Ҳосилшавии молекулаҳои: а) метан, б) аммиак, в)об

     Чӣ хеле ки аз расми 12 дида мешавад, дар молекулаи метан (а) ҳамаи чор sр³-абри ҳибридии атоми карбон бо чор s-абри электронии атоми ҳидроген пӯшида шуда, чор банди ковалентии СН-ро ташкил мекунанд. Абрҳои электронӣ нисбат ба ядрои атоми карбон ба тарзи симметрӣ ҷойгир шудаанд, бинобар ин молекулаи метан шакли тетраэдри дурустро дорад. Дар молекулаи аммиак (б) бошад, танҳо се sр³-абри ҳибридии атоми нитроген бо се s-абри электронии атоми ҳидроген пӯшида шуда, се банди ковалентии NH-рo ҳосил мекунанд. Як sр³-абри ҳибридии атоми нитроген дар ҳосил намудани банди ковалентӣ иштирок намекунад. Аз ин сабаб самти ҷойгиршавии абрҳои ҳибридии атоми нитроген каме тағйир меёбад, ки он сабабгори аз кунҷи 109°28' фарқ кардани кунҷи байни бандҳои ковалентӣ дар молекулаи аммиак мегардад. Дар молекулаи об бошад, танҳо ду sр³-абри ҳибридии атоми оксиген бо ду s-абри электронии атоми ҳидроген пӯшида шуда, ду банди ковалентии ОН-ро ҳосил мекунанд. Ду sр³-абри ҳибридии боқимондаи атоми оксиген дар ҳосил намудани банди химиявӣ иштирок намекунанд. Аз ин сабаб дар молекулаи об кунҷи байни бандҳои ковалентӣ аз кунҷи 109°28' боз бештар фарқ мекунад.