دربالتأثيرات الإلكترونية بالعربي: الحث، الرنين +M و −M، الرابطة الهيدروجينية وفرط الاقتران
ليش حمض الكلوروأسيتيك أقوى من الأسيتيك؟ وليش الكربوكاتيون الثالثي أثبت من الأولي؟ وليش الإيثانول يغلي أعلى من الإيثر مع إن الكتلة نفسها؟ كل هذي الأسئلة جوابها في طريقة توزّع الإلكترونات داخل الجزيء وبين الجزيئات. هذي المحاضرة تجمع الحث والرنين والرابطة الهيدروجينية وفرط الاقتران في مكان واحد، ومعها أدوات تقارن فيها الأحماض وتتبع تراكيب الرنين وترتب الكربوكاتيونات بنفسك.
وش راح تتعلم في المحاضرة 6؟
1التأثير الحثّي
- التأثير الحثّي استقطاب دائم تسببه رابطة قطبية، وينتقل عبر روابط σ ويضعف بالمسافة.
- −I للمجموعات الساحبة مثل NO₂ و CN والهالوجينات (F > Cl > Br > I)، و +I لمجموعات الألكيل (tert-butyl الأقوى).
- مجموعات الألكيل (+I) تثبّت الكربوكاتيون: 3° > 2° > 1° > ميثيل.
2الحث والحمضية
- المجموعات الساحبة تزيد الحمضية وتقلل القاعدية، والدافعة بالعكس.
- الفورميك أقوى من الأسيتيك بحوالي 10 مرات بسبب +I للميثيل.
- Cl₃CCOOH > Cl₂CHCOOH > ClCH₂COOH > CH₃COOH، والكلور الأقرب للـCOOH أقوى أثرًا.
3الأسهم والرنين
- ↔ للرنين، ⇌ للاتزان، الخطّاف لإلكترون واحد، والسهم المنحني الكامل لزوج إلكترونات يبدأ من زوج حر أو رابطة.
- الرنين: تراكيب لويس تختلف في الإلكترونات بس، والحقيقي هجين. البنزين: C–C = 1.39 Å وطاقة الرنين ≈ 150 kJ/mol.
- ثبات التراكيب: روابط أكثر، ثم المتعادل، ثم الشحنة السالبة على الذرة الأعلى كهروسالبية.
4تأثير الرنين +M و −M
- تأثير الرنين (الميزوميري) ينقص الكثافة في مكان ويزيدها في مكان ثاني بالتوزع.
- +M: NH₂ و OH و OR والهالوجينات. −M: NO₂ و CN و CHO و COOH.
- لازم المجموعة مرتبطة مباشرة بالنظام المقترن، وفي الهالوجينات −I يغلب +M.
5الرابطة الهيدروجينية
- الرابطة الهيدروجينية تجاذب بين H على F أو O أو N وزوج حر على ذرة عالية الكهروسالبية.
- نوعين: بين الجزيئات (ترفع الغليان والذوبانية) وداخل الجزيء (مثل o-nitrophenol).
- قوتها F > O > N، وأقوى من فاندرفالز وأضعف من الروابط التساهمية والأيونية.
6فرط الاقتران والثبات
- فرط الاقتران توزّع إلكترونات σ (C–H) لأوربيتال p فاضي أو نص ممتلئ أو π مجاور، ويسمّى no-bond resonance.
- كل α-H = تركيب فرط اقتران: (CH₃)₃C⁺ 9، (CH₃)₂CH⁺ 6، CH₃CH₂⁺ 3، CH₃⁺ 0. والجذور بنفس الترتيب، والكربانيونات بالعكس.
- ثبات الألكينات: الأكثر استبدالًا أثبت، و trans أثبت من cis بسبب التزاحم الفراغي.
جرّب 5 أسئلة من بنك المدرب
أمثلة من أسئلة المحاضرة. اضغط على السؤال عشان تشوف الإجابة والتفسير.
1. التأثير الحثّي سببه:
- فرق الكهروسالبية بين ذرتين في رابطة σ ✓
- توزّع إلكترونات π على الحلقة
- الرابطة الهيدروجينية
- حجم الذرة فقط
الذرة الأعلى كهروسالبية تسحب إلكترونات رابطة σ صوبها، والاستقطاب ينتقل عبر روابط σ.
2. المجموعات الساحبة (−I) تأثيرها:
- تزيد الحمضية وتقلل القاعدية ✓
- تقلل الحمضية وتزيد القاعدية
- تزيد الحمضية والقاعدية
- ما لها أثر
تسحب الشحنة السالبة من القاعدة المرافقة وتثبّتها، فالحمض يصير أقوى.
3. السهم ⇌ معناه:
- رنين
- اتزان ✓
- حركة إلكترون واحد
- حركة زوج إلكترونات
حربتين متعاكستين للاتزان، و ↔ للرنين.
4. أي مجموعة لها +M؟
- –NO₂
- –CN
- –OH ✓
- –CHO
OH عليها زوج حر على ذرة مرتبطة مباشرة بالحلقة، فتتبرع بالرنين.
5. الرابطة الهيدروجينية تتكون لما H مرتبط بـ:
- C أو Si
- F أو O أو N ✓
- Cl أو Br
- أي ذرة
لازم H يكون على ذرة صغيرة عالية الكهروسالبية، والطرف الثاني زوج حر على F أو O أو N.
في المدرب أكثر من 35 سؤال لهذي المحاضرة، وكل محاولة تطلع لك 20 سؤال جديد مع تقرير بمستواك. ابدأ الاختبار
أسئلة شائعة
وش الفرق بين التأثير الحثي وتأثير الرنين؟
الحث يصير عبر روابط σ بسبب فرق الكهروسالبية، ويضعف بسرعة مع المسافة. الرنين (الميزوميري) يصير بتوزّع إلكترونات π والأزواج الحرة على نظام مقترن، وينتقل على طول النظام، وغالبًا أقوى من الحث لما يعاكسون بعض. مثلًا OH عندها −I و +M، والرنين يغلب فهي مانحة للحلقة.
ليش حمض ثلاثي كلوروأسيتيك أقوى من حمض الأسيتيك؟
لأن ذرات الكلور الثلاث ساحبة (−I)، تسحب الإلكترونات وتوزّع الشحنة السالبة على أنيون الكربوكسيلات فيصير أثبت، وتستقطب رابطة O–H فيطلع البروتون أسهل. pKa ينزل من 4.76 للأسيتيك إلى حوالي 0.66.
كيف أعرف أي تركيب رنين أثبت؟
طبّق ثلاث قواعد بالترتيب: أولًا التركيب اللي فيه روابط تساهمية أكثر (أوكتيت كامل)، ثم المتعادل أثبت من المشحون، ثم اللي فيه الشحنة السالبة على الذرة الأعلى كهروسالبية.
ليش الكربوكاتيون الثالثي أثبت من الأولي؟
بسبب فرط الاقتران والحث. الثالثي عنده 9 هيدروجينات ألفا تتبرع إلكترونات روابط C–H للأوربيتال الفاضي (9 تراكيب no-bond)، والأولي عنده 3 بس. ومجموعات الألكيل كمان تدفع إلكترونات بالحث (+I). أما الكربانيونات فالترتيب ينعكس.
جاهز تبدأ؟
شرح تفاعلي، أدوات تطبيقية، كويز في النهاية، وشهادة إتمام إذا جبت 80% أو أكثر.
محاضرات ثانية في الكيمياء العضوية
تسمية الألكانات والألكينات والألكاينات بقواعد IUPAC، مع أدوات ترقيم تفاعلية
المجموعات الوظيفية، التقطير التجزيئي، طرق التحضير، والتفاعلات
التسمية، cis/trans و E/Z، التحضير، الإضافة وماركوفنيكوف، والأكسدة
البنية والتسمية، الحمضية والأسيتيليد، التحضير، الهدرجة cis/trans، وإضافة HX والماء
التعريف وتجربة فوهلر، مركبات الكربون غير العضوية، طرق تمثيل المركبات الست، تفرّد الكربون، والتصنيف والمجموعات الوظيفية
التسمية و cis/trans، الخواص، حرارة الاحتراق ونظرية باير، الكرسي والقارب، التحضير، وفتح الحلقة
الأيزومرات، الكيرالية وإسقاط فيشر، الإنانتيومرات والميزو، cis/trans و E/Z، تحديد R/S، والنشاط الضوئي والمخلوط الراسمي
التصنيف والتسمية، التحضير من الألكانات والألكينات والكحولات، SN1 و SN2، والنزع E1 و E2 وسايتزيف