نظرية التكافؤ (Valence Bond Theory)
مقدمة:
تُعتبر نظرية التكافؤ من النظريات الأساسية في الكيمياء التي تساعدنا على فهم كيفية تكوين الروابط الكيميائية بين الذرات لتشكيل الجزيئات. تعتمد هذه النظرية على مفهوم أن الروابط الكيميائية تنشأ نتيجة تداخل أوربيتالات ذرية تحتوي على إلكترونات غير مُزدوجة.
مفاهيم أساسية:
* أوربيتال ذري: هو منطقة في الفراغ حول النواة حيث توجد احتماليه عالية لإيجاد إلكترون.
* إلكترون تكافؤ: هو إلكترون موجود في الغلاف الخارجي للذرة ويشترك في تكوين الروابط الكيميائية.
* تداخل الأوربيتالات: هو تداخل جزئي لأوربيتالات ذرية من ذرتين مختلفتين مما يؤدي إلى تكوين رابطة كيميائية.
أنواع الروابط التساهمية وفقًا لنظرية التكافؤ:
* الرابطة سيجما (σ): تتكون نتيجة تداخل مباشر لأوربيتالات رأس لرأس، وهي أقوى أنواع الروابط التساهمية.
* الرابطة باي (π): تتكون نتيجة تداخل جانبي لأوربيتالات، وهي أضعف من الرابطة سيجما.
أمثلة على تكوين الروابط:
* جزيء الهيدروجين (H₂): يتكون كل من ذرتي الهيدروجين من إلكترون واحد في اوربيتال 1s. عند اقتراب الذرتين من بعضهما، تتداخل اوربيتالات 1s لتكوين رابطة سيجما.
* جزيء الفلور (F₂): تتداخل اوربيتالات 2p التي تحتوي على إلكترون واحد غير مُزدوج في كل ذرة فلور لتكوين رابطة سيجما.
محدوديات نظرية التكافؤ:
* لا تشرح جميع الظواهر: لا تستطيع نظرية التكافؤ تفسير جميع الظواهر المتعلقة بالروابط الكيميائية، مثل الطول والسعة والقطبية للرابطة.
* لا تفسر الروابط المتعددة: تجد النظرية صعوبة في تفسير الروابط المتعددة مثل الروابط الثنائية والثلاثية.
نظرية المدارات الجزيئية (Molecular Orbital Theory):
لتجاوز هذه المحدوديات، ظهرت نظرية المدارات الجزيئية التي تعتبر أكثر شمولية من نظرية التكافؤ. هذه النظرية تفترض أن الإلكترونات في الجزيء تتحرك في مدارات جزيئية تمتد على كامل الجزيء وليس فقط حول ذرة واحدة.
مقارنة بين نظريتي التكافؤ والمدارات الجزيئية:
| الميزة | نظرية التكافؤ | نظرية المدارات الجزيئية |
|---|---|---|
| البساطة | أبسط | أكثر تعقيدًا |
| التفسير | تفسر تكوين الروابط بشكل بسيط | تفسر خصائص الجزيئات بشكل أوسع |
| التطبيق | تستخدم لتفسير الروابط التساهمية البسيطة | تستخدم لتفسير جميع أنواع الروابط وتفسير الطيف الإلكتروني |
الخلاصة:
نظرية التكافؤ هي نظرية أساسية في الكيمياء تساعدنا على فهم تكوين الروابط الكيميائية. على الرغم من وجود بعض المحدوديات، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع لتفسير العديد من الظواهر الكيميائية.
