آخر الأخبار
أثر جان - تلِّر
اثر جان تلّر
Jahn-Teller effect - Effet Jahn-Teller
أثر جان - تيلّر
عبد الوهاب العلاف
![]() |
الشكل (1) بنية معقد النحاس قبل التشوه |
أثر جان - تيلّر Jahn-Teller effect، ويسمى أحياناً تشوه جان - تيلّر أو نظرية جان - تيلّر. وضعه العالمان جان H. A. Jahn وتيلّر E. Teller عام 1937، ويصف بصفة رئيسية التشوه الهندسي للجزيئات غير الخطية non-linear في حالات معينة. وقد بُرهن - بحسب نظرية المجموعات group theory - على أن الجزيئات غير الخطية في حالة التردي degenerate لا يمكن أن تكون ثابتة، فبنية الجزيء غير الخطي المتردي في السوية الإلكترونية الأساسية تكون غير مستقرة، فتتشوه متحولة إلى بنية أقل تناظراً وذات طاقة أخفض. وقد حصل تطور ملحوظ بعد تطور أجهزة التحليل الحديثة في السنوات الأخيرة لفهم هذه الظاهرة وشرح البنية المشوهة بدقة أكثر.
يكوّن إيون النحاس مع الماء إيوناً -على سبيل المثال - معقداً ذا شكل ثماني الوجوه؛ أي غير خطي. وترى نظرية الحقل البلوري لتفسير الرابطة في المعقّدات أن الشاردة المركزية المعدنية في المعقد خاضعة للحقل الكهربائي المولَّد بالمرتبطات ligands. وهي تفرض أن هذه المرتبطات شحنات نقطية أو ثنائيات أقطاب، وينحصر فعل الحقل المولَّد بها في تغيير السويّات الطاقية للمدارات الإلكترونية في الإيون المركزي، وخاصة المدارات d، فطاقات المدارات d الخمسة في هذا الإيون متساوية في حالة عدم وجود حقل كهربائي خارجي (أي في الإيون المعدني البسيط)، وبالتالي تكون السويّات الطاقية d الخمس منطبقة على بعضها (أي متردية). فالترتيب الإلكتروني في ذرة النحاس
هو:
، وتدل [Ar] على البنية الإلكترونية للغاز الخامل الأرغون، والترتيب الإلكتروني في إيون النحاس Cu2+ وهو
. والمدارات المتردية الخمسة هي
أما في الإيون المعقّد فتنقسم هذه السويّات الطاقية تحت تأثير الحقل الكهراكدي (الحقل البلوري) بحيث تنخفض طاقة عدد من المدارات d وترتفع طاقة المدارات d الأخرى، غير أن الطاقة الحاصلة لا تتغير، فانخفاض الطاقة من جهة يساوي ارتفاعها من جهة أخرى. ففي المعقّد ثماني الوجوه (العدد التساندي 6) تتوزع المرتبطات وفق رؤوسِ ثماني وجوه منتظم تقع الشاردة المعدنية في مركزه كما هو مبيّن في الشكل (1) .
وبالتالي تخضع هذه الشاردة لحقل كهربائي راكدي وفق محاور ثماني الوجوه، مما يؤدي إلى انقسام سويات الطاقة d الخمس، وبما أن محوري المدارين ينطبقان على اتجاه الحقل الكهربائي فإن طاقتيهما ترتفعان وبالمقابل تنخفض سويات طاقة المدارات الثلاثة
؛ أي إن سويات طاقة المدارات d تنقسم إلى سويتين مرتفعتين وثلاث سويات منخفضة كما هو موضَّح في الشكل (2) :
![]() |
في ثماني الوجوه d الشكل (2) انقسام السويات الطاقية |
ويُرمَز أحياناً إلى سوية الطاقة المرتفعة بـ eg ؛ كما يرمز إلى سوية الطاقة المنخفضة بالرمز ، وإذا كان الفرق بين سويتي الطاقة eg و
هو ∆؛ فإن شرط عدم تغير الطاقة للمدارات يستلزم أن يكون انخفاض الطاقة لكل من المدارات الثلاثة مساوياً ∆ 5/2؛ وارتفاع الطاقة لكل من المدارين الآخرين
مساوياً ∆ 5/3
ففي معقّد النحاس يتوقع أن تكون المرتبطات الستة على مسافة واحدة حول الذرة المركزية مشكلة بذلك بنية منتظمة. وتتوقع نظرية جان - تيلّر حدوث تشوه عندما يؤدي انقسام سويات الطاقة إلى استقرار إضافي، فإذا استطال ثماني الوجوه باتجاه المحور z - وذلك بازدياد المسافة «معدن - مرتبط» في ذلك الاتجاه - فإن هذا سيؤدي إلى إزالة تساوي طاقة المدارات و eg، فتنخفض طاقة المدار
؛ لأن الحقل البلوري للمرتبط يصغر بسرعة عندما تزداد المسافة وترتفع طاقة المدار
كما هو موضح في الشكل (3)؛ في حين أن البعد بين زوجي الذرتين Cu-O وعددها أربعة أزواج ( Oمن جزيئات الماء في الشكل 1) يساوي كل منها 195 بيكومتر ( الشكل 3 )
![]() |
الشكل (3) ء |
ويمكن تحديد المعقدات الثمانية الوجوه التي تخضع لأثر جان - تيلّر آخذين بالحسبان عدد الإلكترونات في المدارات d وطبيعة المرتبط فيما إذا كان ذا حقل قوي (تتزاوج الإلكترونات)؛ أو ذا حقل ضعيف (تبقى الإلكترونات فردية) وفق الترتيب التالي:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 عدد الإلكترونات بالمدارات d
ق ض ض ق ض ض سبين عالي (حقل المرتبط ضعيف)
ق ق ق ق ض ض سبين منخفض (حقل المرتبط قوي)
حيث:
ض: أثر جان - تيلّر ضعيف (تشغَل المدارات بالإلكترونات بصورة غير متساوية)، ق: أثر جان - تيلّر قوي (تُشغَل المدارات eg بالإلكترونات بصورة غير متساوية). أما في الحالات الأخرى فلا يتوقع حدوث أثر جان - تيلّر.
مراجع للاستزادة: - F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, And M. Buchmann, Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, Inc, 1999. |
- التصنيف : الكيمياء والفيزياء - النوع : الكيمياء والفيزياء - المجلد : المجلد الأول - رقم الصفحة ضمن المجلد : 215 مشاركة :
البحوث الأكثر قراءة
هل تعلم؟
- - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات
- - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،
- - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.
- - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش
- هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب
- - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين
- - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك
- عدد الزوار حالياً 29
- الكل 63299855
- اليوم 2142
اخترنا لكم
الاستنساخ (أخلاقيات-)
أحدثت ولادة النعجة دولّي في النصف الثاني من العام 1996 وإعلانها في شباط 1997 فتحاً جديداً في مجال التقدم العلمي، ونقلت محاولات الاستنساخ البشري من نطاق الخيال العلمي إلى مجال الحقيقة والواقع ، كما استنسخ بنجاح عدد من الأنواع الحيوانية والنباتات.
الاهتزازات الميكانيكية
الاهتزاز الميكانيكي mechanical vibration هو حركة جسم صلب أو سائل حركة مستمرة ومتكررة. كثيراً ما يحدث الاهتزاز في الآلات الدوارة والثابتة، وفي المنشآت المختلفة كالمباني والسفن والمركبات، وعند الجمع بين مختلف هذه العناصر في المنظومات الكبرى.