هياكل لويس النقطية
هياكل لويس النقطية هي أداة مهمة في الكيمياء تُستخدم لتمثيل توزيع الإلكترونات حول الذرات في الجزيء أو الأيون.
تم ابتكار هذه الهياكل بواسطة الكيميائي الأمريكي جيلبرت نيوتن لويس في القرن العشرين، وقد أسهمت بشكل كبير في فهم الارتباط الكيميائي وتنبؤ خصائص المركبات.
كما أنها تعرض أيضًا العدد الإجمالي للأزواج الوحيدة الموجودة في كل من الذرات التي تشكل الجزيء .
إن تمثيل الجزيئات في بنية لويس النقطية الإلكترونية أو مجرد بنية لويس هو تكريم للكيميائي الأمريكي جيلبرت نيوتن لويس.
تمت تسمية هياكل لويس على اسم جيلبرت نيوتن لويس، الذي كتب مقالًا بعنوان “الذرة والجزيء” في عام 1916 تحدث فيه لأول مرة عن الفكرة.
تعكس هياكل لويس النقطية الهياكل الإلكترونية للعناصر، بما في ذلك كيفية اقتران الإلكترونات. تعد هياكل لويس طريقة مفيدة لتلخيص معلومات معينة حول الارتباط الكيميائي .
في هياكل لويس النقطية، تمثل كل نقطة إلكترونًا. يمثل زوج من النقاط بين الرموز الكيميائية للذرات رابطة.
يعتمد هيكل لويس على مفهوم قاعدة الثمانيات ، حيث تتشارك الذرات في الإلكترونات بحيث تحتوي كل ذرة على ثمانية إلكترونات في غلافها الخارجي.
على سبيل المثال، تحتوي ذرة الأكسجين على ستة إلكترونات في غلافها الخارجي. في بنية لويس، يتم ترتيب هذه النقاط الست بحيث تحتوي الذرة على زوجين وحيدين وإلكترونين منفردين.
سيكون الزوجان متقابلين حول الرمز O وسيكون الإلكترونان المنفردان على الجانب الآخر من الذرة، متقابلين لبعضهما البعض.
بشكل عام، تتم كتابة الإلكترونات المفردة على جانب رمز العنصر. سيكون الوضع غير الصحيح (على سبيل المثال) هو وجود أربعة إلكترونات على جانب واحد من الذرة واثنتين على الجانب الآخر.
عندما يرتبط الأكسجين بذرتي هيدروجين لتكوين الماء، يكون لكل ذرة هيدروجين نقطة واحدة للإلكترون الوحيد.
يُظهر الهيكل النقطي الإلكتروني للماء الإلكترونات المفردة المشاركة من الأكسجين مع الإلكترونات المفردة من الهيدروجين.
تمتلئ جميع النقاط الثمانية المحيطة بالأكسجين. وبالتالي يصبح مستقر.
كيفية رسم هياكل لويس النقطية ؟
تشتمل صيغة لويس النقطية على نقطة واحدة لكل إلكترون تكافؤ ورمز للعنصر.
استخدم معادلة N – A = S للتعرف على عدد الروابط
مجموع عدد إلكترونات التكافؤ يساوي N
عدد إلكترونات التكافؤ في الغلاف الخارجي هو A.
عدد الإلكترونات المشتركة في الجزيء يساوي S
توزيع بقية الإلكترونات
الخطوات التي يجب اتباعها أثناء رسم هيكل لويس :
أولاً، يتم حساب العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ الموجودة في الجزيء عن طريق إضافة التكافؤ الفردي لكل ذرة.
إذا كان الجزيء أنيونًا، تتم إضافة إلكترونات إضافية (عدد الإلكترونات المضافة = حجم الشحنة السالبة) إلى بنية لويس النقطية.
عند أخذ الجزيئات الكاتيونية بعين الاعتبار، يتم طرح الإلكترونات من العدد الإجمالي لتعويض الشحنة الموجبة.
الذرة الأقل سالبية كهربية هي الذرة المركزية للجزيء أو الأيون.
ترتبط الذرات عبر روابط فردية.و يتم تعيين أزواج الإلكترونات الوحيدة لكل ذرة تنتمي إلى الجزيء.
عادة، يتم تعيين الأزواج الوحيدة للذرات الأكثر سالبية كهربية أولاً.
بمجرد تعيين الأزواج الوحيدة، إذا لم يكن لكل ذرة تكوين ثماني ، فيجب رسم رابطة مزدوجة أو ثلاثية لتلبية تكافؤ الثماني لكل ذرة.
إذا لزم الأمر، يمكن تحويل زوج وحيد إلى زوج سندات من أجل تلبية قاعدة الثماني لذرتين.
من المهم ملاحظة أنه يتم أخذ إلكترونات التكافؤ فقط في الاعتبار أثناء رسم هياكل نقاط لويس ويتم تجاهل الإلكترونات التي لا تنتمي إلى الغلاف الخارجي.
أمثلة على هياكل لويس النقطية :
1. هيكل لويس لثاني أكسيد الكربون
الذرة المركزية لهذا الجزيء هي الكربون.
يحتوي الأكسجين على 6 إلكترونات تكافؤ تشكل زوجين وحيدين. وبما أنها مرتبطة بذرة كربون واحدة فقط، فيجب أن تشكل رابطة مزدوجة.
يحتوي الكربون على أربعة إلكترونات تكافؤ ، مما ينتج عنه عدم وجود أزواج وحيدة . ولذلك، فهو مرتبط بشكل مضاعف بكل ذرة أكسجين .
2. هيكل لويس لـ O2
تحتوي ذرة الأكسجين على 6 إلكترونات في غلاف التكافؤ.
توجد أربعة من إلكترونات التكافؤ في أزواج وحيدة، مما يعني أن ذرة الأكسجين يجب أن تشارك في رابطتين فرديتين أو رابطة مزدوجة واحدة من أجل الحصول على تكوين ثماني.
نظرًا لوجود ذرتي أكسجين فقط في جزيء O 2 ، فإن الذرات تشكل رابطة مزدوجة مما يؤدي إلى بنية لويس النقطية الإلكترونية التالية.
3. هيكل لويس لأول أكسيد الكربون
يتكون جزيء أول أكسيد الكربون من ذرة كربون واحدة وذرة أكسجين واحدة.
تتطلب ذرة الكربون أربعة إلكترونات للحصول على التكوين الثماني بينما تتطلب ذرة الأكسجين إلكترونين.
ولذلك، يتم تحقيق التكافؤ عن طريق التبرع بزوج وحيد من الإلكترونات للترابط بواسطة ذرة الأكسجين.
تعرض البنية النقطية للإلكترون لويس الناتجة رابطة ثلاثية تربط ذرة الكربون وذرة الأكسجين، وكل منهما يحمل زوجًا وحيدًا من الإلكترونات.
قد تكون هذه الهياكل مفيدة لفهم توزيع الإلكترونات في الجزيء وكيفية تشكيل الارتباطات الكيميائية. وتساعد أيضًا في التنبؤ بالتفاعلات الكيميائية والخصائص الكيميائية للمركبات.
تُستخدم هذه الهياكل بشكل شائع في الكيمياء العضوية والكيمياء الغير عضوية لوصف الجزيئات والمركبات.
باختصار، هياكل لويس النقطية تساعدنا في تصوير الكيمياء الجزيئية وفهم كيفية تشكيل الروابط الكيميائية بين الذرات.
المراجع:
1- موقع www.byjus.com/chemistry/lewis-dot-structures أطلعت عليه بتاريخ 12/9/2023.
2- موقع www.thoughtco.com/definition-of-lewis-structure أطلعت عليه بتاريخ 12/9/2023.
3- موقع www.chemistrytalk.org/lewis-dot-structures أطلعت عليه بتاريخ 12/9/2023.
4- موقع www.toppr.com/guides/chemistry/lewis-dot-structures أطلعت عليه بتاريخ 12/9/2023.