--- title: "بنى لويس وأشكال الجزيئات" book: "الكيمياء المدرسية — من الصف الأول إلى الصف الثاني عشر" subject: chemistry language: ar chapter: 24 exercises: 15 source: https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/24-lewis-structures-and-the-shape-of-molecules license: CC-BY-NC-SA-4.0 credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)" --- # الفصل 24 — بنى لويس وأشكال الجزيئات [جزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ثنائي أكسيد الكربون مستقيم؛ [وجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) الماء منحنٍ. وهذا الفرق الوحيد في الشكل أحد الأسباب التي تجعل الماء، وجزيئاته أخف من [جزيئات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ثنائي أكسيد الكربون، سائلًا في درجة حرارة الغرفة بينما ثنائي أكسيد الكربون غاز. [فالذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) في [الجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) تمسكها معًا [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) مشتركة، وطريقة اشتراك [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) هي التي تحدد الشكل. يرسم هذا الفصل [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) المشتركة، ومنها يتنبأ بالشكل. **ما تعرفه من قبل.** [إلكترونات التكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) هي [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) [الطبقة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-configuration) الخارجية؛ [والذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) تميل إلى بلوغ [التوزيع الإلكتروني](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-configuration) [لغاز نبيل](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-family)، أي ثمانية [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) في [الطبقة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-configuration) الخارجية ([قاعدة الثمانية](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-octet)) أو اثنين للهيدروجين ([قاعدة الثنائية](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-octet)) ([الفصل 23](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#ch-g10-electron-shells)). والنماذج الجزيئية تمثّل [الذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) بكرات والروابط بعصيّ ([الفصل 11](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#ch-g7-atoms-and-molecules)). ## 24.1 الرابطة التساهمية **تعريف 24.1 (الرابطة التساهمية).** *الرابطة التساهمية* زوج من [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) تتشارك فيه ذرتان؛ وكل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) تقدّم عادة أحد إلكتروني الزوج. وتحسب الذرتان كلتاهما الزوج المشترك في طبقتها الخارجية، فتبلغ كل منهما ثنائيتها أو ثمانيتها. **تعريف 24.2 (الأزواج الرابطة والأزواج الحرة).** في [الجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) تتجمع [إلكترونات التكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) لكل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) أزواجًا. *الزوج الرابط* تتشارك فيه ذرتان ويكوّن [رابطة تساهمية](#def-g10-lewis-and-shape-covalent-bond)؛ و*الزوج الحر* يخص [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) واحدة ولا يشارك في أي رابطة. **قضية 24.3 (كم رابطة تكوّن الذرة).** تكوّن [الذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) من الروابط التساهمية بقدر ما ينقصها من [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) لإكمال ثنائيتها أو ثمانيتها: | [الذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) | [إلكترونات التكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) | الروابط | الأزواج الحرة | مثال | | --- | --- | --- | --- | --- | | H | 1 | 1 | 0 | $\ce{H2}$ | | C | 4 | 4 | 0 | $\ce{CH4}$ | | N | 5 | 3 | 1 | $\ce{NH3}$ | | O | 6 | 2 | 2 | $\ce{H2O}$ | | Cl | 7 | 1 | 3 | $\ce{HCl}$ | ## 24.2 بنى لويس **تعريف 24.4 (بنية لويس).** *بنية لويس* [لجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) تمثّل ذراته برموزها، وكل [زوج رابط](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) بخط بين ذرتين، وكل [زوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) بنقطتين بجانب ذرته. **تعريف 24.5 (الروابط الثنائية والثلاثية).** قد تتشارك ذرتان زوجين من [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)، أي *رابطة ثنائية*، تُرسم بخطين، أو ثلاثة أزواج، أي *رابطة ثلاثية*، تُرسم بثلاثة خطوط. **طريقة 24.6 (رسم بنية لويس).** 1. اجمع [إلكترونات التكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) لكل [الذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ، واقسم على اثنين لتحصل على عدد الأزواج. 2. اربط [الذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) بروابط أحادية (الهيدروجين، الذي يكوّن رابطة واحدة، يكون دائمًا في الطرف؛ والكربون مركزي في العادة). 3. ضع الأزواج الباقية أزواجًا حرة، على [الذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الطرفية أولًا، لإكمال ثمانياتها. 4. إذا بقيت [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) دون ثمانية، فحوّل زوجًا حرًا [لذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) مجاورة إلى زوج مشترك ثانٍ (أو ثالث). 5. تحقق: لكل هيدروجين إلكترونان، ولكل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) أخرى 8، وقد استُعملت الأزواج كلها. **مثال 24.7 (ثنائي أكسيد الكربون).** $\ce{CO2}$: $4 + 2 \times 6 = 16$ [إلكترون تكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence)، أي 8 أزواج. والروابط الأحادية $\ce{O-C-O}$ تستعمل زوجين؛ و6 أزواج حرة على ذرتي الأكسجين تكملهما، لكن الكربون لا يبقى له عندئذ إلا 4 [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus). وتحويل [زوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) من كل أكسجين إلى زوج مشترك يعطي رابطتين ثنائيتين: فيصير لكل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ثمانيتها. ![بنى لويس لأحد عشر جزيئًا. كل ذرة غير الهيدروجين محاطة بأربعة أزواج (روابط وأزواج حرة): أي بثمانية.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-0578c6397c81.svg) *بنى لويس لأحد عشر جزيئًا. كل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) غير الهيدروجين محاطة بأربعة أزواج (روابط وأزواج حرة): أي بثمانية.* ## 24.3 أشكال الجزيئات **قضية 24.8 (أزواج الإلكترونات تتباعد قدر الإمكان).** حول [الذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) المركزية تتنافر مجموعات [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) — كل رابطة أحادية أو ثنائية أو ثلاثية، وكل [زوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) — وتستقر متباعدة قدر الإمكان. ومن ذلك ينتج شكل [الجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule): | عدد المجموعات حول المركز | منها أزواج حرة | الشكل | مثال | | --- | --- | --- | --- | | 2 | 0 | خطي، الزاوية $180{}^{\circ}$ | $\ce{CO2}$، $\ce{HCN}$ | | 3 | 0 | مثلثي مستوٍ، الزاوية $120{}^{\circ}$ | $\ce{CH2O}$، $\ce{C2H4}$ | | 4 | 0 | رباعي الأوجه، الزاوية $109.5{}^{\circ}$ | $\ce{CH4}$ | | 4 | 1 | هرمي | $\ce{NH3}$ | | 4 | 2 | منحنٍ | $\ce{H2O}$ | **برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎ **ملاحظة 24.9 (من أين تأتي هذه القاعدة).** هذه القاعدة نموذج، وهي تصلح على نحو لافت [للجزيئات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) الصغيرة؛ وتُدقَّق، ويُشرح جزء منها، في كتاب السنة الجامعية الأولى. والأزواج الحرة تشغل حيزًا أكبر قليلًا من الأزواج الرابطة: فالزاوية في الأمونياك ($106.7{}^{\circ}$) وفي الماء ($104.5{}^{\circ}$) أصغر قليلًا من زاوية الميثان $109.5{}^{\circ}$. ![أشكال أربعة جزيئات (الأزواج الحرة ممثَّلة بفصوص مظلَّلة). الميثان رباعي الأوجه، والأمونياك هرمي، والماء منحنٍ، وثنائي أكسيد الكربون مستقيم.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-22b74c8e5d29.svg) *أشكال أربعة [جزيئات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) (الأزواج الحرة ممثَّلة بفصوص مظلَّلة). الميثان رباعي الأوجه، والأمونياك هرمي، والماء منحنٍ، وثنائي أكسيد الكربون مستقيم.* ![أربعة بالونات مربوطة معًا يدفع بعضها بعضًا إلى أبعد ما تستطيع؛ فتتجه في الفضاء إلى رؤوس رباعي أوجه، مثل أزواج الإلكترونات الأربعة حول ذرة الكربون.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/img-39c2f754dc44.jpg) *أربعة بالونات مربوطة معًا يدفع بعضها بعضًا إلى أبعد ما تستطيع؛ فتتجه في الفضاء إلى رؤوس رباعي أوجه، مثل أزواج [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) الأربعة حول [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الكربون.* ## 24.4 رسم الجزيئات في الفضاء **ترميز 24.10 (الأسافين الممتلئة والمتقطعة).** لرسم [جزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) في الفضاء على ورقة مستوية، تُرسم الرابطة الواقعة في مستوى الورقة خطًا عاديًا، والرابطة المتجهة نحو القارئ إسفينًا ممتلئًا، والرابطة المتجهة بعيدًا عنه إسفينًا متقطعًا. فيُرسم الميثان عندئذ كما يلي: رابطتان في المستوى، وواحدة نحو القارئ وأخرى بعيدًا عنه. ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-a11adb5f1a5e.svg) ## 24.5 تمارين **تمرين 24.1 ★.** ما [الرابطة التساهمية](#def-g10-lewis-and-shape-covalent-bond)؟ وما [الزوج الحر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair)؟ **حل التمرين 24.1.** زوج من [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) تتشارك فيه ذرتان. وزوج من [إلكترونات التكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) يخص [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) واحدة فقط، غير مشترك. **تمرين 24.2 ★.** كم [رابطة تساهمية](#def-g10-lewis-and-shape-covalent-bond) يكوّن عادة كل من الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين؟ علّل بقاعدتي الثمانية والثنائية. **حل التمرين 24.2.** H: 1 (ينقصه [إلكترون](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) واحد لثنائيته). C: 4، وN: 3، وO: 2 (ينقصها 4 و3 و2 [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) لثمانيتها). **تمرين 24.3 ★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) لكلوريد الهيدروجين، $\ce{HCl}$، وعُدّ [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) حول الكلور. **حل التمرين 24.3.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-4139202de503.svg): للكلور الزوج المشترك وثلاثة أزواج حرة، أي 8 [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus). **تمرين 24.4 ★.** كم [إلكترون تكافؤ](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/23-electron-shells-and-the-periodic-table#def-g10-electron-shells-valence) يملك [الجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) $\ce{NH3}$ في المجموع؟ وكم زوجًا؟ **حل التمرين 24.4.** $5 + 3 \times 1 = 8$ [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)، أي 4 أزواج (ثلاث روابط، [وزوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) واحد). **تمرين 24.5 ★.** أعطِ شكل كل من $\ce{CH4}$ و$\ce{NH3}$ و$\ce{H2O}$ و$\ce{CO2}$. **حل التمرين 24.5.** $\ce{CH4}$: رباعي الأوجه. $\ce{NH3}$: هرمي. $\ce{H2O}$: منحنٍ. $\ce{CO2}$: خطي. **تمرين 24.6 ★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) لكبريتيد الهيدروجين، $\ce{H2S}$ (الكبريت في [زمرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/20-the-periodic-table-a-first-look#def-g9-periodic-table-first-look-period) الأكسجين)، وتنبأ بشكله. **حل التمرين 24.6.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-70c632e5c99b.svg): كما في الماء، أربع مجموعات حول الكبريت منها زوجان حران: منحنٍ. **تمرين 24.7 ★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) للنيتروجين، $\ce{N2}$، متبعًا الطريقة خطوة خطوة. **حل التمرين 24.7.** $2 \times 5 = 10$ [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)، أي 5 أزواج. رابطة أحادية و4 أزواج حرة تُبقي لكل نيتروجين 6 [إلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)؛ وتحويل زوجين حرين إلى زوجين مشتركين يعطي [رابطة ثلاثية](#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond) وزوجًا حرًا واحدًا على كل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom): ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-f5277b27f017.svg). **تمرين 24.8 ★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) للميثانول، $\ce{CH3OH}$، وأعطِ الشكل حول الكربون وحول الأكسجين. **حل التمرين 24.8.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-39d6111e67d2.svg): أربع روابط حول الكربون، رباعي الأوجه؛ وحول الأكسجين رابطتان وزوجان حران، منحنٍ. **تمرين 24.9 ★★.** لماذا يكون $\ce{CO2}$ خطيًا و$\ce{H2O}$ منحنيًا، مع أن في كل منهما [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) مركزية مرتبطة بذرتين أخريين؟ **حل التمرين 24.9.** في $\ce{CO2}$ للكربون مجموعتان (رابطتان ثنائيتان) ولا [زوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair): فتتجهان في اتجاهين متعاكسين. وفي $\ce{H2O}$ للأكسجين أربع مجموعات (رابطتان، وزوجان حران) في ترتيب رباعي الأوجه: فتصنع الرابطتان زاوية. **تمرين 24.10 ★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) للإيثين، $\ce{C2H4}$، وأعطِ الشكل حول كل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) كربون. **حل التمرين 24.10.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-ba5ae4c4dadf.svg): حول كل كربون ثلاث مجموعات ([رابطة ثنائية](#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond)، ورابطتان أحاديتان): مثلث مستوٍ، وزواياه قريبة من $120{}^{\circ}$. **تمرين 24.11 ★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) لرباعي كلورو الميثان، $\ce{CCl4}$، وتنبأ بشكله. **حل التمرين 24.11.** الكربون في المركز، بأربع روابط أحادية إلى [ذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) كلور لكل منها ثلاثة أزواج حرة: أربع مجموعات حول الكربون، أي رباعي أوجه. **تمرين 24.12 ★★★.** لجزيئين الصيغة $\ce{C2H6O}$. ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) لكل منهما (في أحدهما رابطة O–H، وفي الآخر سلسلة C–O–C). **حل التمرين 24.12.** الإيثانول، ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-1240268e1902.svg)، والميثوكسي ميثان، ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-cb29895b57a4.svg). **تمرين 24.13 ★★★.** اشرح، مستعينًا بالأزواج الحرة، لماذا تكون الزاوية في الأمونياك ($106.7{}^{\circ}$) أصغر منها في الميثان ($109.5{}^{\circ}$)، وفي الماء ($104.5{}^{\circ}$) أصغر أيضًا. **حل التمرين 24.13.** [الزوج الحر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) يشغل حيزًا أكبر قليلًا من [الزوج الرابط](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) ويقرّب الروابط بعضها من بعض. وللأمونياك [زوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair) واحد، وللماء زوجان: فتصغر الزاوية من الميثان إلى الأمونياك إلى الماء. **تمرين 24.14 ★★★.** ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) لسيانيد الهيدروجين، $\ce{HCN}$، وللميثانال، $\ce{CH2O}$، وأعطِ شكليهما. **حل التمرين 24.14.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-32f578c2e7e7.svg): مجموعتان حول الكربون، خطي. ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-ae8293b0a8f0.svg): ثلاث مجموعات حول الكربون، مثلث مستوٍ. **تمرين 24.15 ★★★.** الأوزون، $\ce{O3}$، سلسلة من ثلاث [ذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) أكسجين. عُدّ أزواج التكافؤ فيه، وارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) تكون فيها لكل [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) أكسجين ثمانيتها ([رابطة ثنائية](#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond) واحدة، ورابطة أحادية واحدة). وتنبأ هل [الجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) خطي أم منحنٍ. **حل التمرين 24.15.** $3 \times 6 = 18$ إلكترونًا، أي 9 أزواج: ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-ba2f77d8a9d3.svg). وللأكسجين المركزي ثلاث مجموعات ([رابطة ثنائية](#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond)، ورابطة أحادية، [وزوج حر](#def-g10-lewis-and-shape-lone-pair)): [فالجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) منحنٍ. ## 24.6 مسألة: جزيء في مكعب **مسألة 24.1.** مسألة نهاية الأسبوع — تصميم كرات الكربون في طقم نماذج جزيئية: بأي زاوية يجب أن تُثقب الثقوب؟ تصنع شركة أطقمًا من النماذج الجزيئية. ويجب أن يكون في كرات الكربون السوداء أربعة ثقوب، حتى يخرج الميثان والإيثان وسائر [جزيئات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) الكربون بالشكل الصحيح. ويستعمل المهندس حيلة: رباعي الأوجه المنتظم يتسع داخل مكعب، ورؤوسه الأربعة على أربعة من رؤوس المكعب، وليس اثنان منها على الضلع نفسه. **الجزء الأول — بنى لويس.** 1. ارسم بنى لويس للميثان $\ce{CH4}$ ، والأمونياك $\ce{NH3}$ ، والماء $\ce{H2O}$ . 2. كم مجموعة من [الإلكترونات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/16-inside-the-atom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) تحيط [بالذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) المركزية في كل منها؟ 3. كم منها أزواج حرة؟ 4. لماذا تحتاج كرة الكربون إلى أربعة ثقوب، وكرة الأكسجين (للماء) إلى ثقبين فقط؟ 5. نموذج الإيثان، $\ce{C2H6}$ ، يستعمل كرتي كربون. ارسم [بنية لويس](#def-g10-lewis-and-shape-lewis-structure) له. كم عصا تربط كرتي الكربون، وكم كرة هيدروجين تلزم؟ **الجزء الثاني — الأشكال.** 6. أعطِ شكل كل من [الجزيئات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) الثلاثة. 7. الزاويتان المقيستان $106.7{}^{\circ}$ في الأمونياك و $104.5{}^{\circ}$ في الماء. اشرح لماذا هما أصغر من زاوية الميثان. 8. لماذا لا يمكن أن تكون كرة الأكسجين للماء مجرد كرة كربون تُركت فيها ثقبان فارغان، إذا أُريد للطقم أن يُظهر الزاوية الحقيقية؟ 9. في ثنائي أكسيد الكربون تكوّن [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الكربون رابطتين ثنائيتين. أي زاوية يجب أن تفصل بينهما في النموذج؟ **الجزء الثالث — المكعب.** خذ مكعبًا طول ضلعه $a$. [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الكربون في مركزه؛ [وذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الهيدروجين الأربع على أربعة من رؤوس المكعب، وليس اثنتان منها على الضلع نفسه. 10. بيّن أن أي ذرتين من [ذرات](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الهيدروجين هذه تقعان على طرفي قطر وجه من أوجه المكعب. واحسب بمبرهنة فيثاغورس المسافة بينهما بدلالة $a$ . 11. طول قطر المكعب كله (من رأس إلى الرأس المقابل) هو $a\sqrt{3}$ . استنتج المسافة بين [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الكربون [وذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) هيدروجين. 12. خذ $a = 1\,\mathrm{cm}$ في نموذج: أعطِ المسافتين بالسنتيمتر، بمنزلتين عشريتين. 13. لماذا تتساوى المسافات C–H الأربع؟ **الجزء الرابع — الزاوية.** تكوّن [ذرة](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) الكربون C وذرتا الهيدروجين H$_1$ وH$_2$ مثلثًا متساوي الساقين. لتكن M منتصف H$_1$H$_2$. 14. اشرح لماذا يكون المثلث C M H $_1$ قائمًا في M. 15. احسب، في هذا المثلث القائم، جيب الزاوية $\widehat{\text{M\,C\,H}_1}$ ، وهي نصف الزاوية H–C–H. 16. استنتج نصف الزاوية، ثم الزاوية H–C–H، بمنزلة عشرية واحدة. 17. قارن بزاوية الجدول في هذا الفصل. 18. اذكر الزاوية التي يجب أن تُثقب بها ثقوب كرة الكربون. **حل المسألة 24.1.** **1.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-41463451bf6f.svg), ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-f8f402d0a7e4.svg), ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-b396c2ed8db3.svg). **2.** أربع مجموعات في كل منها. **3.** لا شيء في الميثان، وواحد في الأمونياك، واثنان في الماء. **4.** الكربون يكوّن أربع روابط؛ والأكسجين يكوّن رابطتين (فمجموعتاه الأخريان زوجان حران، لا يمثلهما الطقم بعصيّ). **5.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-lewis-and-shape/fig-54ec65fe6c6a.svg): عصا واحدة تربط كرتي الكربون، وتلزم ست كرات هيدروجين. **6.** رباعي الأوجه، وهرمي، ومنحنٍ. **7.** الأزواج الحرة تشغل حيزًا أكبر من الأزواج الرابطة وتضغط الروابط بعضها على بعض؛ والماء، بزوجيه الحرين، له أصغر زاوية. **8.** ثقوب كرة الكربون تصنع $109.5{}^{\circ}$؛ والزاوية الحقيقية للماء $104.5{}^{\circ}$: فكرة الأكسجين تحتاج إلى ثقبين خاصين بها على $104.5{}^{\circ}$. **9.** $180{}^{\circ}$: فالمجموعتان حول الكربون تتجهان في اتجاهين متعاكسين، [والجزيء](https://one-course.com/books/chemistry/1/ar/chapter/11-atoms-and-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) خطي. **10.** الرأسان اللذان ليسا على الضلع نفسه رأسان متقابلان في وجه واحد: فالمسافة بينهما قطر الوجه، $\sqrt{a^2 + a^2} = a\sqrt{2}$. **11.** المركز في منتصف قطر المكعب: $a\sqrt{3}/2$. **12.** H–H: $\sqrt{2} \approx 1.41\,\mathrm{cm}$؛ C–H: $\sqrt{3}/2 \approx 0.87\,\mathrm{cm}$. **13.** كل هيدروجين في رأس من رؤوس المكعب والكربون في مركزه: وكل رأس على المسافة نفسها من المركز. **14.** المثلث C H$_1$ H$_2$ متساوي الساقين (C H$_1$ = C H$_2$)؛ والمستقيم الواصل من رأسه إلى منتصف القاعدة عمودي على القاعدة. **15.** $\sin \widehat{\text{M\,C\,H}_1} = \dfrac{\text{M\,H}_1}{\text{C\,H}_1} = \dfrac{a\sqrt{2}/2}{a\sqrt{3}/2} = \sqrt{2/3} \approx 0.816$. **16.** نصف الزاوية $\approx 54.7{}^{\circ}$؛ والزاوية H–C–H $\approx 2 \times 54.7 = 109.5{}^{\circ}$. **17.** إنها زاوية رباعي الأوجه $109.5{}^{\circ}$ الواردة في الجدول. **18.** يجب أن تُثقب الثقوب على زاوية $109.5{}^{\circ}$ بعضها من بعض.