مركبات الغازات النبيلة: صيغ الزينون وأشكالها

الخلاصة السريعة

توجد مركبات للغازات النبيلة، ومنها فلوريدات الزينون XeF₂ و XeF₄؛ وصف هذه العناصر بقلة التفاعل لا يعني استحالة تكوين المركبات. وثنائي فلوريد الزينون مادة بلورية مستقرة عند حرارة الغرفة في جو جاف. ^[1]

• XeF₂ خطي، و XeF₄ مربع مستوٍ؛ الصيغة تعد الذرات ولا تصف هندستها وحدها. ^[3]
• في حساب XeF₂: 22−4−12=6 إلكترونات باقية على Xe، أي ثلاثة أزواج منفردة. ^[2]
• في حساب XeF₄: 36−8−24=4 إلكترونات باقية، أي زوجان منفردان. ^[2]
• المناطق في XeF₂ خمس بترتيب ثنائي هرمي ثلاثي، وفي XeF₄ ست بترتيب ثماني السطوح؛ شكل الذرات خطي ومربع مستوٍ على الترتيب. ^[3]
• استقرار XeF₂ المذكور مقيد بحرارة الغرفة وجو جاف؛ لا يعمم على كل المركبات. ^[1]

الصيغة تحدد العدد، والشكل يحدد الترتيب

في XeF₂ تتصل بذرة الزينون ذرتا فلور، وفي XeF₄ أربع ذرات فلور. هذان مثالان لمركبات الزينون، والصيغة تعد ذرات كل منهما. ^[1]

هندسة جزيء XeF₂ خطية، وهندسة XeF₄ مربع مستوٍ. ^[3] يفصل الرسم الرئيسي بين الشكلين، ويعرض الذرات فقط، دون الأزواج المنفردة؛ لهذا سنحتاج خطوة أخرى لفهم اختلافهما.

المربع في الصورة نموذج للترتيب حول Xe؛ خطوط الروابط متساوية في الرسم للتوضيح، وليست أطوالًا مقاسة من عينة. قراءة الاسم والصيغة والشكل ثلاث عمليات مترابطة، لكن لكل واحدة معلومة مختلفة.

حساب لويس: ما الذي يبقى على الزينون؟

لذرة Xe ثمانية إلكترونات تكافؤ، ولكل F سبعة. مجموع XeF₂ هو 8 + 2×7 = 22. ^[2] نخصص أربعة إلكترونات للرابطتين، واثني عشر للأزواج المنفردة على الفلور؛ الباقي 22 − 4 − 12 = 6، أي ثلاثة أزواج منفردة على Xe.

ولـ XeF₄ نحسب 8 + 4×7 = 36. تستهلك الروابط الأربع ثمانية إلكترونات، والأزواج المنفردة على ذرات الفلور أربعًا وعشرين؛ الباقي 36 − 8 − 24 = 4، أي زوجان على Xe. هذا عد داخل تمثيل لويس، لا قياس لكتل الذرات. ^[2]

يعرض الرسم الداخلي الطرح في كل حالة. الباقي عدد إلكترونات، فنقسمه على اثنين لعد الأزواج؛ الرقم 6 في الصف الأول لا يعني ستة أزواج أو ست ذرات فلور.

الهندسة الإلكترونية ليست شكل الذرات فقط

في XeF₂ توجد خمس مناطق إلكترونية حول Xe: رابطتان وثلاثة أزواج منفردة. ترتيب المناطق ثنائي هرمي ثلاثي، بينما ترتيب الذرات خطي. وفي XeF₄ توجد ست مناطق: أربع روابط وزوجان منفردان. ^[3]

تتبنى مناطق XeF₄ ترتيبًا ثماني السطوح، ويقع الزوجان المنفردان في جهتين متقابلتين؛ تبقى ذرات الفلور الأربع في مربع مستوٍ. ^[3] حذف الأزواج من صورة الذرات لا يحذف أثرها في تفسير الشكل.

شرط الجو الجاف في وصف استقرار XeF₂ جزء من المعلومة المحددة، ولا نحوله إلى حكم بأن كل مركب لكل غاز نبيل مستقر في جميع الظروف. ^[1] تقتصر المقارنة هنا على هذين المركبين وتمثيلهما، دون خطوات لتحضيرهما.

لتمهيد آخر مرتبط بالموضوع، اقرأ استخدامات الغازات النبيلة في الصناعة: لماذا لا تؤدي كلها المهمة نفسها؟