الكيمياء الفراغية

[ترانيم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

الكيمياء الفراغية

تعرف الكيمياء الفراغية بانها ذلك الفرع من الكيمياء الذي يبحث وصف العلاقة بين ترتيب الذرات داخل الجزيئات وفقا للابعاد الفراغية الثلاثة (شكل هرمي رباعي) ومن ثم تاثير هذا الترتيب على الصفات الكيميائية والفيزيائية لكل جزئ وتاثيره ايضا على ميكانيكية وسرعة التفاعلات الكيميائية.
هذا ويطلق لفظ متماكبات ( وتعني تماثل المركبات او الجزيئات Isomers ) على المركبات التي تمتلك صيغة جزيئية واحدة وتختلف فيما بينها اما في ترتيب ذراتها في الفراغ او في قدرتها على انحراف الضوء ولهذا فقد قسمت المتماكبات الى ثلاثة اقسام هي المتماكبات البنائية (التركيبية)، والمتماكبات الهندسية ، والمتماكبات الضوئية ويطلق على هذه الظاهرة بالمتماكب (التشابه Isomerism).
1.    المتماكبات البنائية " التركيبية" : Structural isomers
وهذه جزيئات تمتلك الصيغة الجزيئية نفسها ولكن تختلف فيما بينها في صيغتها البنائية أي في ترتيب مواقع الذرات المختلفة على ذرات الكربون المكونة لسلسة الجزئ.
2.    المتماكبات الهندسية Geometrical isomers
المتماكب الهندسي يتصف به أي جزيئين او مركبين لهما صيغة جزيئية واحدة ويختلفان فيما بينهما في ترتيب الذرات في الفراغ نسبة لمستوى الحلقة الالكانية أو مستوى الرابطة الثنائية في الالكينات .
3.   المتماكبات الضوئية Optical isomers
ينطبق على أي مركبين يمتلكان صيغة جزيئية وبنائية واحدة الا أنهما يختلفان في قدرتهما على ادارة مستوى الضوء المستقطب حيث يدير أحدهما الضوء المستقطب جهة اليمين ويديره المتماكب الاخر جهة اليسار بكمية متساوية .

الضوء المستقطب ذو الضوء الواحد Plane polarized Light :
يتكون شعاع الضوء العادي (الابيض) من حزمة من الاشعة ذات أطوال موجية مختلفة تتراوح مابين (400 – 800 nm ) تهتز هذه الاشعة في جميع الاتجاهات عمودا على اتجاه الانتشار ( أي مسار الضوء ) . ويمكن حجز هذه الاشعة ماعدا اشعة مختارة ذات اطوال موجية متساوية ولون واحد وذلك بوضع مرشح Filter ملون امام الضوء الابيض والشعاع النافذ في هذه الحالة يسمى بالشعاع الاحادي اللون العادي  Ordinary monochromatic light) ) ، يهتز هذا الشعاع في جميع الاتجاهات عموديا على المستوى الساقط عليه الا ان تذبذباته منتظمة وذلك بخلاف الشعاع الابيض .
هذا وعندما يوضع لوح غشائي مستقطب ( Sheet of polarized film) يسمى المستقطب polarizer امام الشعاع احادي اللون فان الشعاع النافذ يهتز"يتذبذب" في مستوى واحد ، ويسمى بالشعاع المستقطب ذي المستوى الواحد ( Plane polarized light)
مما يجدر ذكره انه يمكن الحصول على شعاع احادي اللون " له اطوال موجية متساوية" باستخدام مصدر اضاءة خاص مثل " مصباح الصوديوم الاصفر" الذي يعطي ما يسمى بخط D  (D-Line) .

يتبع ان شاء الله ......
تحياتي ... ترانيـــــم

[ابو يوسف]

السلام عليكم

اختي الكريمة ترانيم

جزاك المولى خير الجزاء

تابعي بارك الله بك

'>

[ترانيم]

وعليكم السلام

استاذي الفاضل

 شكرا لك على المرور الطيب

وبارك الله لنا فيك

تحياتي ...

[ترانيم]

النشاط الضوئي Optical activity

عندما يكون المركب الكيميائي له قدرة على تغيير اتجاه مسار الضوء المستقطب ذي المستوى الواحد ناحية اليمين أو ناحية اليسار فيعتبر مركبا له نشاطا ضوئيا
ويعبر عن تغيير اتجاه او انحراف الضوء بمصطلح النشاط الضوئي (Optical activity)
ويقاس النشاط الضوئي لمركب ما بواسطة جهاز بولاريمتر(Polarimeter) ويتم ذلك بوضع محلول من المركب امام الضوء المستقطب ذي المستوى الواحد فإذا كان المركب فعال ضوئيا ، فان الضوء المستقطب النافذ من المحلول سينحرف أو يدور بزاوية معينة على يمين أو يسار المستوى الأصلي وعدد الدرجات المحسوبة من دوران الضوء خلال التجربة يسمى زاوية الدوران الملاحظ (Observed angle of rotation) ويرمز لها بالرمز α .
ونظرا لان مقدار α يعتمد على تركيز المحلول وطول انبوبة الجهاز ونوع المذيب ودرجة الحرارة .... الخ، فقد وضع نظام "معادلة" يشمل المعايير السابقة ويسمى بالدوران النوعي أو المحدد ( Specific rotation) ويرمز له بالرمز[α] .
ويمكن تعريف الدوران النوعي " المحدد" [α] بانه الانحراف أوالدوران الناتج عن استخدام محلول من مركب ما ذو تركيز مقدر بـ 1 جم في مللتر واحد ( جم /مل ) في انبوب طوله 1 سم (1dm = 10 cm) .
- يرمز للمركب الكيميائي الذي له نشاط ضوئي يميني أي "dextrorotatory" (D)  بالرمز (+) للدلالة على ان اتجاه الدوران يكون ناحية اليمين
- كما يرمز للمركب الذي له نشاط ضوئي يساري أي (Levorotatory) بالرمز (-) للدلالة على ان اتجاه الدوران ناحية اليسار.

البقية في يوم اخر ..
تحياتي ...

[مرح عمر]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

موضوع رائع اختي ترانيم بانتظار البقية

ولكن اختي هلا ذكرتي لي المرجع واكون لك شاكرة

 تقبلي خالص تحياتي
 اختــــــك مـــــــــــرح

[ترانيم]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

 اختي مرح
 اسعدني جدا مرورك الطيب ومتابعتك للموضوع
لاحرمني الله منك غاليتي

وبالنسبة للمرجع فهو من كتاب "اسس الكيمياء العضوية "
 لكن لا يوجد لدي اسم الكاتب لاني مصورة عن الكتاب
ويمكنك الرجوع لكتاب "اصول الكيمياء العضوية " للكاتب "د.عادل أحمد جزار" ستجدين فيه عن الكيمياء المجسمة
 واعتقد ان اي كتاب متخصص بالكيمياء العضوية ربما يلبي الطلب

لك خالص تحياتي

[ترانيم]

ومتابعة لما بداناه .....

المتماكبات الضوئية :
من الممكن توقع ما اذا كان المركب العضوي نشط ضوئيا من خلال توفر بعض الشروط في تركيبه ، واحد هذه الشروط هو ان يحتوي المركب العضوي "الجزئ" على ذرة كربون او اكثر غير متناظرة (Assymetric carbon atom) .
ويقصد بذرة الكربون غير المتناظرة بأنها الذرة التي تتصل بها أربع ذرات او مجموعات مختلفة وتوصف ذرة الكربون هذه بأنها ذرة كايرالية  (Chiral) ، وهذه كلمة يونانية تعني يدوي ، وتسمى أحيانا بمركز الاتصال أو المركز اليدوي (Chiral centre)
ويطلق على المركبات التي تحتوي ذرة كربون واحدة غير متناظرة بالمركبات غير المتماثلة أو المركبات اليدوية (chiral compounds) مثلها في ذلك كاليد اليمنى واليد اليسرى كل منهما تعتبر صورة المرآة للأخرى ، ولكن لا تنطبق احداهما على الاخرى (Non-superimpsabale) وهذا هو الشرط الثاني لكي يكون المركب نشطا ضوئيان بان لا تنطبق عليه صورته في المرآة مهما تم تدوير احداهما .
مما يجدر ذكره أنه اطلق حديثا على النشاط الضوئي التضاد الضوئي (Enantiomerism) ، فكل مركب نشطا ضوئيا مع صورته في المرآة يسميان بالمتماكبان الضوئيان (Optical isomers) ويسميان ايضا بالمتضادان الضوئيان (Enantiomers) ، وهذان المتماكبان لهما الصفات الفيزيائية والكيميائية نفسهما عدا أن احدهما يدير مستوى الضوء المستقطب جهة اليمين (+) والاخر يدير مستوى الضوء المستقطب جهة اليسار(-) بالدرجة نفسها، ويمكن تحويل احد المتماكبين الضوئيين الى المتماكب الاخر بتغيير موقع أحد المجموعات او الذرات على المركز الكايرالي.
تسمى المركبات التي لاتحتوي على مركز يدوي (كايرال) باسم أكايرال (Achiral) أو غير يدوي ومن امثلتها CH3CH2CH3/ CH3CH3 / CH4  وهذه تنطبق على صورتها في المراة لذا فلا نتوقع لها نشاطا ضوئيا.
ومما يجدر ذكره ان المحلول المحتوي على الوزن نفسه أو الكمية (50%) من كل من المتماكبين ضوئيا يسمى مخلوطا راسيمي (Racemic mixture) ، والمخلوط هذا يعتبر غير فعال ضوئيا لان احد المركبين يدير مستوى الضوء المستقطب جهة اليمين (+) والاخر يديره جهة اليسار (-) والمحصلة هي صفر .

وللحديث بقية ان شاء الله ...

[ابو يوسف]

السلام عليكم

نتابع ما تكتبينه اختي الكريمة ترانيم

اكرر جزيل الشكر لك

'>

[المجرب]

كل الشكر على هذه المعلومات القيمة وجعلها الله في ميزان حسناتكم

[ترانيم]

السلام عليكم

استاذي الفاضل

شكرا على مرورك ومتابعتك الموضوع
وان شاء الله ساكمل ولكني مشغولة في هذه الفترة  بالامتحانات

اخي الكريم المجرب اسعدني مرورك الطيب
جزاك الله خيرا

تحياتي .....

[ترانيم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ....

متابعة لما بداناه نتابع عن الكيمياء الفارغية ...

مساقط فيشرFisher projection
يمكن تمثيل صيغة فيشر باتباع القواعد التالية:
أ‌)   يرسم الشكل البنائي للمركب بشكل عمودي بدلا من الشكل الافقي المعتاد ونعني بذلك وضع ذرة الكربون التي تحمل اقل عدد من الارقام عند التسمية (حسب نظام ايوباك في الترقيم) في وضع راسي باعلى الشكل كما في مركب الجليسرالدهيد التالي:
 

    
  Glyceraldehyde

ب‌)   يؤخذ بعين الاعتبار أن تكون ذرة الكربون اليدوية او الكيرالية (غير المتناظرة) واقعة في مستوى الورقة المرسوم عليها الشكل وتعتبر المجموعات التي على طول الخط الراسي والمتصلة بالمركز اليدوي مثل – CHO و- CH2OH  بأنها مجموعات واقعة خلف مستوى سطح الورقة بينما تعتبر المجموعات على الخط الاخر الافقي مجموعات واقعة امام مستوى سطح الورقة كما يلي :

[ترانيم]

الهيئة الفراغية المطلقة Absolute configuration
دراسة الهيئة المطلقة ضرورية لتحديد ما اذا كانت – OH في الجهة اليمنى و-H في الجهة اليسرى والعكس بالنسبة للمتماكب الاخر هذا التحديد يتم باحد نظامين هما نظام L,D ونظام S,R .
يدلنا نظام L,D على معرفة ما اذا كان المركب يمتلك الرمز D أو الرمزL وذلك ووفقا لطريقة فيشر وروزانوف Fisher and Rosanolf اللذين اقترحا في بداية عام 1900م استخدام الجليسرالدهيد كمركب قياس لمقارنة المركبات النشطة ضوئيا، واقترحا ان الجليسرالدهيد الذي تقع فيه مجموعة – OH في الجهة اليمنى من ذرة الكربون اليدوية يطلق عليه الهيئة المطلقة D ، وقد اتضح ان هذا المركب يدير مستوى الضوء المستقطب جهة اليمين فاصبح اسمه كاملا (D – (+) – Glyceraldehyde
اما المتماكب الضوئي الاخر الذي تقع فيه مجموعة – OH في الجهة اليسرى من ذرة الكربون اليدوية فيطلق عليه الهيئة المطلقة L وقد اتضح ايضا ان هذا المركب يدير الضوء جهة اليسار ويصبح الاسم (L – (-) – Glyceraldehyde
هذا وعند وصف الهيئة المطلقة لمركبات تحتوي على اكثر من ذرة كربون يدوية (غير متماثلة) فيؤخذ بعين الاعتبار المجموعات المرتبطة بذرة الكربون اليدوية قبل الأخيرة.
يستثنى من ذلك الحموض ألفاα امينية حيث يعتبر موقع مجموعة الأمين هو الأساس في اختيار رمزD اوL بدلا من موقع مجموعة الهيدروكسيل.
مما يجدر ذكره انه لا توجد علاقة بين الرمزين D وL وبين الاشارات التي تشير الى جهة الدوران (+ و-) وغالبا ما يستخدم الرمزان D وL  في السكريات وقد استعيض عنهما حديثا بالرمزين R و S  فالحرف ® مشتق من كلمة لاتينية (Rectus) ةتعني يمين ، والحرف (S) مشتق من كلمة لاتينية (Sinister) وتعني يسار.

وهذان الرمزان ليس لهما علاقة بالاشارات التي تدل على جهة دوران الضوء المستقطب ولاعطاء نبذة مبسطة عن الرمزين R و S نذكر هنا ان هذين الرمزين يستعملان كنظام لتحديد الهيئة الفراغية المطلقة للمركبات اليدوية (الكيرالية ) فالمركب اليدوي الذي يمتلك هيئة R يجب ان تكون صورته في المراه ذات شكل فراغي S ولمعرفة ان كان المركب الكيرالي هو R او S تتبع الطريقة المسماة  النظام المتتابع (Sequence rule) ويتلخص هذا النظام او الطريقة في الخطوات التالية:

1-   ترتيب الذرات او المجموعات المحيطة بذرة الكربون اليدوية طبقا للتناقض في عددها الذري حيث تكون الاولوية للذرات الاكبر عددا ذريا كما يلي :
I>Br>Cl>F>O>N>C>H
التناقص في العدد الذري باتجاه السهم
من الجديربالذكر ان مجموعة – CHO تاخذ الاولوية على مجموعة – CH2OH بالرغم من ان كلا المجموعتين متصلتان بذرة الكربون اليدوية بوساطة ذرة كربون.

2-   يكون المركب ذو هيئة فراغية R (R- configuration) عندما تكون اولوية الترتيب في اتجاه عقارب الساعة وياخذ المركب هيئة S (S- configuration) حين تكون اولوية الترتيب في اتجاه عكس عقارب الساعة .

[ترانيم]

الكيمياء الفراغية للتفاعلات العضوية :
عندما تقع تفاعلات المركبات العضوية على المراكز اليدوية او المجموعات الفعالة فقد يحدث كسر للرابطة الواصلة بين المركز اليدوي والمجموعة الفعالة او عدم كسر لتلك الرابطة وفي هذه الحالة يجدر بنا دراسة الاوضاع التالية:
1.   استعادة الهيئة الفراغية Retention of configuration
عندما تكون الهيئة الفراغية المطلقة R,S للمادة الناتجة هي الهيئة الفراغية نفسها المطلقة للمادة المتفاعلة فان التفاعل يقال عنه انه استعاد هيئته الفراغية .
وتحدث هذه التفاعلات عادة بكسر أو بدون كسر للرابطة التي تصل المركز اليدوي والمجموعة الفعالة.

2.   تحول في الشكل الفراغي Inversion of configuration
تقود تفاعلات الاستبدال ثنائية الجزيئية SN2 الى تفاعلات التحول في الشكل وذلك بكسر الرابطة بين المركز اليدوي والمجموعة او الذرة التاركة ليحل محلها من الجهة المقابلة مجموعة او ذرة اخرى معطية شكلا فراغيا اخر .

3.   الشكل الراسيمي Racemization
بعض التفاعلات الكيميائية ينتج عنها خليط متساو من ناتجين احدهما ياخذ الشكل الفراغي المطلق نفسه للمادة المتفاعلة والناتج الاخر مضاد للشكل الفراغي المطلق وتحدث هذه النواتج في تفاعلات الاستبدال احادية الجزيئية SN1 .


بالتاكيد ان ما ذكر هنا لو كان مدعما بالرسوم والاشكال الموضحة كان افضل ولكن ذلك يصعب علي ربما في ايام قادمة استطيع ذلك ان شاء الله

 مع خالص تحياتي
ترانيــــــــــــــم

[ابو يوسف]

السلام عليكم

جزاك الله كل خير اختي الكريمة ترانيم

[المجد الاصيل]

موضوع جدا رائع أختي العزيزة ترانيم ..
وجهود تشكر عليها  بارك الله فيك..
 '>