أشكال الجزيئات وفق VSEPR | محاكاة كيمياء ثلاثية الأبعاد

عن هذه المحاكاة

أشكال الجزيئات وفق VSEPR هي محاكاة كيمياء ثلاثية الأبعاد تفاعلية تضفي الحيوية على نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ. يتحكم الطلاب في عدد الأزواج الرابطة (من 1 إلى 6) والأزواج الحرة غير الرابطة (من 0 إلى 3) حول الذرة المركزية ويراقبون مجالات الإلكترونات وهي ترتب نفسها على كرة لتقليل التنافر الكهربائي الساكن المتبادل. يؤدي سحب أي ذرة رابطة أو فص زوج حر ذهبي شفّاف إلى إحداث اضطراب في الجزيء في الوقت الفعلي، مما يتسبب في ارتداد المجالات المجاورة قبل أن تعود إلى الهندسة القانونية بما في ذلك الخطي، والمثلث المستوي، والمنحني، والرباعي السطوح، والهرمي المثلثي، والأرجوحة، وعلى شكل حرف T، وثنائي السطوح، والمربع المستوي. يؤدي النقر فوق ذرة رابطة إلى التبديل بين الروابط الأحادية والثنائية والثلاثية بينما تعرض القراءات الحية الهندسة الإلكترونية، والشكل الجزيئي، وزوايا الرابطة المضغوطة، والعدد التناحي، وعزم ثنائي القطب الصافي للجزيء.

ما الذي يمكن للطلاب استكشافه

اضبط الأزواج الرابطة على 4 والأزواج الحرة على 0 لفحص جزيء رباعي السطوح متماثل بزوايا رابطة تبلغ 109.5 درجة وعزم ثنائي القطب صافٍ معدوم.
حافظ على العدد التناحي عند 4 بالتغيير إلى 3 أزواج رابطة وزوج حر واحد (AX3E شبيه بالأمونيا) وراقب كيف يضغط الزوج الحر زاوية الرابطة إلى 107 درجات.
انتقل إلى زوجين رابطين وزوجين حرين (AX2E2 شبيه بالماء) لرؤية شكل جزيئي منحني بزاوية 104.5 درجة وناقل عزم ثنائي قطب صافٍ قوي.
اسحب أي كرة ليجاند خارجية عبر الذرة المركزية وراقب مجالات الإلكترونات المتبقية وهي تتنافر في الوقت الفعلي قبل أن تعود لحالتها الطبيعية.
اضبط الأزواج الرابطة على 4 والأزواج الحرة على 2 (AX4E2، رباعي فلوريد الزينون) لمعرفة سبب اتخاذ الأزواج الحرة لمواضع متقابلة (trans) لتشكيل شكل مستو مربع.

أهداف التعلّم

1التمييز بين الهندسة الكلية لمجال الإلكترونات والشكل الجزيئي الناتج عند وجود أزواج حرة.
2اشرح سبب كون تنافر الزوج الحر مع الزوج الحر أقوى من التنافر بين الزوج الحر والزوج الرابط، والتنافر بين الزوج الرابط والزوج الرابط.
3توقع زوايا الرابطة والقطبية الجزيئية للأعداد التناحية من 2 إلى 6 باستخدام ترميز AXnEm VSEPR.
4حدد سبب شغل الأزواج الحرة للمواضع الاستوائية في هندسة ثنائي الهرم المثلثي (SN=5) والمواضع المتقابلة (trans) في هندسة ثنائي السطوح (SN=6).

أسئلة يطرحها المعلمون

ما هو المبدأ الأساسي لنظرية VSEPR؟

تنص نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR) على أن مجالات إلكترونات التكافؤ حول الذرة المركزية — سواء كانت مشتركة في روابط تساهمية أو محفوظة كأزواج حرة غير مشتركة — تتنافر كهربائياً وتوجه نفسها بأقصى قدر ممكن من التباعد في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

لماذا تقلل الأزواج الحرة من زوايا الرابطة مقارنة بالهندسة المثالية؟

يتم جذب زوج الإلكترونات الرابط بواسطة نواتين ويبقى محلياً بشكل نسبى بينهما، بينما يتم جذب الزوج الحر غير الرابط بواسطة النواة المركزية وحدها. وهو ينتشر بشكل أقرب إلى الذرة المركزية ويمارس تنافراً أقوى على الأزواج الرابطة المجاورة، مما يدفعها لتتقارب بمقدار 2 إلى 2.5 درجة تقريباً لكل زوج حر.

لماذا تختلف الهندسة الإلكترونية عن الشكل الجزيئي؟

تصف الهندسة الإلكترونية الترتيب المكاني لجميع مجالات الإلكترونات (كل من الأزواج الرابطة والأزواج الحرة)، بينما يصف الشكل الجزيئي فقط مواقع النوى الذرية. على سبيل المثال، يحتوي الماء (H2O) على أربعة مجالات إلكترونية في هندسة إلكترونية رباعية السطوح، ولكن ذراته الثلاث تشكل شكلاً جزيئياً منحنيياً.

كيف تؤثر الروابط المتعددة على الهندسة الجزيئية لـ VSEPR؟

في حسابات VSEPR، تُحتسب الرابطة الثنائية أو الثلاثية بين الذرة المركزية وذرة خارجية واحدة كمجال إلكتروني واحد لأن جميع الإلكترونات المشتركة في هذه الرابطة تقع على طول نفس المحور بين النوى، على الرغم من أن كثافتها الإلكترونية الأعلى توسع الزوايا المجاورة قليلاً.

أدرِج هذه المحاكاة في موقعك

ضعها في منصتك التعليمية أو مدونتك أو موقع صفك — مجانًا.

<iframe src="https://kiwibee.io/ar/simulations/vsepr-molecular-geometry-3d-simulation/embed" title="أشكال الجزيئات وفق نظرية تنافر أزواج إلكترونات غلاف التكافؤ (VSEPR) | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

واصل الاستكشاف

Turn, count, unfold and slice 16 solid shapes in 3D. Tap to count faces, edges and corners together, check Euler's rule, open any solid into its net, work out volume and surface area, and cut it to see the cross-section. Includes a mystery-shape game for the whole class.

—

تُعرض ستة جزيئات شائعة كنماذج ثلاثية الأبعاد على شكل كرات وأعواد، بأطوال روابط وزوايا مقاسة. يختار الطلاب جزيئاً ويديره، ثم ينتقل إلى عرض ملء الفراغ ليقرأ صيغته وشكله وكتلته المولية.

—

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—