في الكيمياء إن ثنائي فلوريد الكبريت هو جزيء غير عضوي يتكون من ذرة كبريت واحدة وذرتين من الفلورين، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (SF2) ويمكن أن تتولد عن طريق تفاعل ثاني أكسيد الكبريت وفلوريد البوتاسيوم أو فلوريد الزئبق، وفي هذا المقال سنلقي نظرة على بنية لويس النقطية لـ (SF2)، وشكله، إذ أنه يحتوي (SF2) على بنية لويس بسيطة تكون فيها ذرة الكبريت في المركز مكونة روابط مفردة مع كل من ذرات الفلور، ويوجد زوجان وحيدان من الإلكترونات على ذرة الكبريت مما يجعل هندسة الجزيء منحني.
هيكل وبنية ثنائي فلوريد الكبريت
اسم الجزيء ثنائي فلوريد الكبريت في الصيغة الكيميائية (SF2)، عدد إلكترونات التكافؤ في الجزيء 20، التهجين لجزيء (SF2) هو (sp3)، مع قيمة زاوية رابطة (Bond Angles) 98 درجة، أما عن الهندسة الجزيئية لـ (SF2) فهي شكل منحن (Bent).
إلكترونات التكافؤ لثنائي فلوريد الكبريت
- لرسم بنية لويس لأي جزيء فإننا نحتاج أولاً إلى معرفة العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ، لذلك سنكتشف أولاً إجمالي إلكترونات التكافؤ لثنائي فلوريد الكبريت، وإجمالي عدد إلكترونات التكافؤ لـ (SF2) يساوي إلكترونات التكافؤ للكبريت + إلكترونات التكافؤ للفلورين، يحتوي الكبريت على ستة إلكترونات تكافؤ في غلافه الخارجي، يحتوي الفلور على سبعة إلكترونات تكافؤ.
- لذا فإن إجمالي عدد إلكترونات التكافؤ لثنائي فلوريد الكبريت 6 + 7 * 2 (نظرًا لوجود ذرتين من الفلور، سنضرب الرقم في 2)، ويساوي 6 + 14 ويساوي 20 إلكترونات التكافؤ، لذلك يحتوي ثنائي فلوريد الكبريت على إجمالي 20 إلكترونًا تكافؤًا.
هيكل ثنائي فلوريد الكبريت لويس
- هيكل لويس هو التمثيل التصويري لترتيب إلكترونات التكافؤ حول الذرات الفردية في الجزيء، والآن بعد أن عرفنا إجمالي إلكترونات التكافؤ لـ (SF2)، سنبدأ في تكوين بنية لويس النقطية لهذا الجزيء، أولاً ضع ذرة الكبريت في المركز لأنها أقل كهربيًا من الفلور، لذلك سيكون في الموضع المركزي مع ذرات الفلور هذه على الأطراف النهائية.
- تحتاج ذرات الفلور إلى إلكترون تكافؤ واحد لإكمال قاعدة الثمانية، وبسبب ذلك ستشترك في إلكترون تكافؤ واحد من ذرة الكبريت، لذا فإن كلا من ذرات الفلور تشكل رابطة واحدة مع ذرة الكبريت من خلال مشاركة إلكترون تكافؤ واحد من ذرة الكبريت، تستخدم كل رابطة إلكترونين تكافؤ لذا تُستخدم هنا أربعة إلكترونات تكافؤ من 20 إلكترونًا تكافؤًا.
- عندما تكتمل ثمانيات ذرات الفلور، نضع ستة إلكترونات تكافؤ حول كل ذرة فلور، لذلك تم استخدام ما مجموعه 16 إلكترونًا تكافؤًا، وتحتوي ذرة الكبريت على أربعة إلكترونات تكافؤ لا تشارك في تكوين الرابطة، ومن ثم يطلق عليها زوج وحيد أو زوج من الإلكترونات غير المترابطة، لذلك في بنية لويس لـ (SF2)، فإنه توجد روابط مفردة بين ذرات الكبريت والفلور مع زوجين منفردين من الإلكترونات على ذرة الكبريت المركزية.
تهجين ثنائي فلوريد الكبريت
لمعرفة تهجين (Hybridization) جزيء ثنائي فلوريد الكبريت، فإننا سننظر في عددي الذرات والعدد الإجمالي لأزواج الإلكترونات الوحيدة المرتبطة بالجزيء، وهنا إذا نظرنا إلى ذرة الكبريت فنجد أنها مرتبطة بذرتين.
كما وتمتلك زوجان من الإلكترونات، وبالتالي نحصل على الرقم النهائي 4، والذي يتوافق مع التهجين (sp3)، في الواقع فإنه يتم أيضًا تهجين كل من ذرات الفلور بتهجين من نوع (sp3)، ولذلك فإن جزيء ثنائي فلوريد الكبريت (SF2) يحتوي على تهجين (sp3).
الهندسة الجزيئية لثنائي فلوريد الكبريت
تعتمد الهندسة الجزيئية للجزيء بشكل عام على بنية لويس وترتيب إلكترونات التكافؤ في الهيكل، وهنا تحتوي ذرة الكبريت على زوجين من الإلكترونات المترابطة واثنين من أزواج الإلكترونات غير المترابطة التي تمثل مفهوم نظرية تنافر الأزواج الإلكترونية لغلاف التكافؤ (VSEPR) لـ (AX2E2)، والذي يتوافق مع الهندسة الجزيئية الزاوية / غير الخطية أو المنحنية، ولذا فإن ثنائي فلوريد الكبريت يمتلك هندسة جزيئية منحنية.
شكل ثنائي فلوريد الكبريت
في بنية لويس لجزيء ثنائي فلوريد الكبريت (SF2)، تشكل الذرة المركزية رابطين مع ذرتين من الفلور ولديها زوجان من الإلكترونات غير الرابطة، حيث يدفع الزوجان الوحيدان من الإلكترونات ذرات الفلور للأسفل بسبب قوى التنافر، ونتيجة لذلك فإن هذا الجزيء يتخذ شكل منحني، ومن ثم فإن (SF2) هو جزيء منحني الشكل بسبب وجود أزواج وحيدة على ذرة الكبريت.
الزاوية الرابطة ثنائي فلوريد الكبريت
للجزيئات ذات الهندسة الخطية زوايا رابطة تبلغ 180 درجة ولكن هنا نظرًا لانحناء شكل الجزيء بسبب الأزواج المنفردة على ذرة الكبريت فإنه يتم دفع ذرات الفلور للأسفل، مما يؤدي إلى انحراف زاوية الرابطة (F-S-F) من 180 إلى 98 درجة.
قطبية جزيء ثنائي فلوريد الكبريت
- من أجل تحديد قطبية أي جزيء فإنه يجب أن نتحقق من العوامل التالية: وجود أزواج منفردة، شكل الجزيء، الفرق في الكهربية للذرات، صافي عزم ثنائي القطب في الجزيء، وهنا يحتوي ثنائي فلوريد الكبريت على هندسة جزيئية منحنية لها رابطتان منفردتان وزوجان غير رابطان من الإلكترونات، وهذه الأزواج غير الرابطة من الإلكترونات تشوه شكل الجزيء.
- وبالتالي فهو جزيء غير خطي، بينما تحاول هذه الأزواج المنفردة الحفاظ على قوتها الطاردة في حدها الأدنى، فإنها تدفع ذرات الفلور للأسفل، بسبب وجود الأزواج المنفردة يوجد تناظر في الجزيء، ونتيجة لذلك فإنه لن يتم توزيع الشحنات بالتساوي مما يزيد من فرص القطبية في الجزيء، وعندما نقارن بين السالبية الكهربية لذرات الكبريت والفلور، تكون قيمة الكهربية للكبريت 2.58 والفلور 3.98.
- لذا فإن الاختلاف في الكهرسلبية لكلتا الذرتين أعلى بكثير من 0.5، مما يجعل روابط (S-F) قطبية، وبسبب هذا الاختلاف الشاسع في الكهربية، سيكون هناك عزم ثنائي القطب بين ذرات الكبريت والفلور، وسيكون اتجاه العزم ثنائي القطب من ذرة الكبريت نحو ذرة الفلور، حيث سيحاول الفلور هنا سحب الإلكترونات المشتركة إلى نفسه.
- نظرًا لأن هذا الجزيء ليس خطيًا، فإن لحظات ثنائي القطب على كلا الجانبين لا يتم إلغاؤها، مما ينتج عنه صافي عزم ثنائي القطب غير صفري للجزيء، وبالتالي يحتوي (SF2) على أقطاب في الجزيء، حيث توجد شحنات سالبة جزئية على ذرة الفلور وشحنات موجبة جزئية على ذرة الكبريت مما يجعل (SF2) جزيء قطبي.
وفي الملخص نستنتج أن جزيء (SF2) يحتوي على بنية لويس بسيطة تكون فيها ذرة الكبريت في المركز مكونة روابط مفردة مع كل من ذرات الفلور، إذ يوجد زوجان وحيدان من الإلكترونات على ذرة الكبريت، مما يجعل هندسة الجزيء منحني، وتتضمن ذرة الكبريت تهجين من نوع (sp3)، وزاوية رابطة (FSF) هي 98 درجة، كما وأن جزيء (SF2) قطبي حيث يوجد صافي عزم ثنائي القطب في الجزيء.
