Хемијска хибридизација сп, сп2, сп3



Тхе хемијска хибридизација је "мешавина" атомских орбитала, чији је концепт увео хемичар Линус Паулинг 1931. да би покрио несавршености Теорије везе Валенсије (ТЕВ). Какве несавршености? То су: геометрија молекула и еквивалентне дужине карика у молекулама попут метана (ЦХ4).

Према ТЕВ, у метану атомске орбитале Ц формирају четири σ везе са четири Х атома.Орбитале 2п са формама облика (доња слика) Ц су окомите једна на другу, тако да Хс треба да буду одвојене. других под углом од 90º.

Поред тога, 2с (сферна) орбита Ц је повезана са 1с орбиталом Х под углом од 135º у односу на остала три Х. Међутим, експериментално је утврђено да су углови у ЦХ4 су 109.5º и да су, поред тога, дужине Ц-Х веза еквивалентне.

Да би то објаснили, комбинација оригиналних атомских орбитала мора се сматрати да формира четири дегенерисана хибридна орбитала (једнаке енергије). Ево хемијске хемије. Какве су хибридне орбитале? То зависи од атомских орбитала које их генеришу. Они такође показују мешавину ових електронских карактеристика.

Индек

  • 1 сп3 Хибридизација
    • 1.1 Тумачење
    • 1.2 Одступања углова веза
  • 2 Хибридизација сп2
  • 3 Хибридизатион сп
  • 4 Референце

Хибридизатион сп3

У случају ЦХ4, Хибридизација Ц је сп3. Из овог приступа, молекуларна геометрија се објашњава са четири сп орбитале3 одвојени на 109,5º и показујући према врховима тетраедра.

На слици изнад можете видјети како сп орбитале3 (зелено) успоставити тетраедарску електронску околину око атома (А, која је Ц за ЦХ4).

Зашто 109,5º, а не друге углове, да би се "нацртала" другачија геометрија? Разлог је тај што овај угао минимизира електронске одбојности четири атома који су повезани са А.

На овај начин, молекул ЦХ4 може се представити као тетраедрон (тетраедарска геометрија молекула).

Ако је уместо Х, Ц формирана веза са другим групама атома, каква би онда била његова хибридизација? Док год угљеник формира четири σ везе (Ц-А), његова хибридизација ће бити3.

Може се претпоставити да у другим органским једињењима као што је ЦХ3ОХ, ЦЦл4, Ц (ЦХ3)4, Ц6Х12 (циклохексан), итд., угљеник има сп хибридизацију3.

То је од суштинске важности за скицирање органских структура, где угљеници са једноставним везама представљају тачке дивергенције; то јест, структура не остаје у једној равни.

Тумачење

Која је најједноставнија интерпретација ових хибридних орбитала без адресирања математичких аспеката (таласних функција)? Сп орбитале3 подразумевају да су настале из четири орбитале: један с и три стр.

Будући да би комбинација ових атомских орбитала требала бити идеална, четири сп орбитале3 резултирајуће су идентичне и заузимају различите оријентације у простору (као у орбиталима стрк, пи анд пз).

Наведено је примјењиво за остатак могућих хибридизација: број формираних хибридних орбитала је исти као и број комбинираних атомских орбитала. На пример, сп хибридне орбитале3д2 они се формирају из шест атомских орбитала: један с, три п и два д.

Одступања углова веза

Према Теорији одбијања електронских пара слоја Валенсије (ВСЕПР), пар слободних електрона заузима више волумена него везани атом. То доводи до раздвајања веза, смањујући електронску напетост и скрећући угао од 109,5º:

На пример, у молекулу воде Х атоми су везани за сп орбитале3 (зелено), а такође и парови електрона који нису заједнички ":" заузимају ове орбите.

Репулзије ових парова електрона обично су представљене као "две глобусе са очима", које због своје запремине одбијају две везе σ О-Х.

Тако су у води углови веза заиста 105º, уместо 109,5º које се очекују од тетраедарске геометрије.

Која је то геометрија Х?2О? Има угаону геометрију. Зашто? Зато што иако је електронска геометрија тетраедарска, два пара не-дељених електрона одвајају га од угловне геометрије молекула..

Хибридизатион сп2

Када атом комбинира две п и једну орбитале, генерише три сп хибридне орбитале2; међутим, орбитална п остаје непромењена (јер су три), која је представљена као наранџаста трака на слици изнад.

Овде, три сп орбитале2 они су зелени да би истакли своју разлику од наранџасте шипке: "чиста" орбитална.

Атом са сп хибридизацијом2 може се визуелизовати као раван тригонски под (троугао са сп орбиталима2 зелене боје), са врховима одвојеним угловима од 120º и окомитим на шипку.

Какву улогу игра чиста орбитална игра? То је формирање двоструке везе (=). Сп орбитале2 омогућују формирање три σ везе, док чиста п орбитална π веза (двострука или трострука веза подразумева једну или две π везе).

На пример, за цртање карбонилне групе и структуре молекула формалдехида (Х2Ц = О), наставља се на следећи начин:

Сп орбитале2 и Ц и О формирају везу σ, док њихове чисте орбитале формирају везу π (наранџасти правоугаоник).

Може се видети како су остале електронске групе (атоми Х и не-дељени електронски парови) лоцирани у другим сп орбиталима.2, одвојени су за 120º.

Хибридизатион сп

Горња слика приказује атом А са сп хибридизацијом. Овде се орбитална с и п орбитална комбинују да би произвеле две дегенерисане сп орбитале. Међутим, сада два чиста п орбитала остају непромењена, што омогућава да А формира две двоструке везе или троструку везу ().

Другим речима: ако је у структури Ц у складу са горе наведеним (= Ц = или Ц≡Ц), онда је његова хибридизација сп. За друге мање илустративне атоме - као што су прелазни метали - опис електронске и молекуларне геометрије је компликован зато што су орбитале д и чак ф орбитале такође разматране..

Хибридне орбитале раздвајају угао од 180º. Из тог разлога су повезани атоми распоређени у линеарној молекуларној геометрији (Б-А-Б). Коначно, на слици испод можете видјети структуру цијанидног аниона:

Референце

  1. Свен. (3. јун 2006.). С-п-орбитале. [Фигуре] Преузето 24. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
  2. Рицхард Ц. Банкс. (Мај 2002). Лепљење и хибридизација. Преузето 24. маја 2018. године, од: цхемистри.боисестате.еду
  3. Јамес. (2018). Пречица за хибридизацију. Преузето 24. маја 2018. године, из: мастерорганиццхемистри.цом
  4. Др. Иан Хунт. Одсек за хемију, Универзитет у Калгарију. сп3 хибридизатион. Преузето 24. маја 2018. године, из: цхем.уцалгари.ца
  5. Хемијска веза ИИ: молекуларна геометрија и хибридизација атомских орбитала Поглавље 10. [ПДФ]. Преузето 24. маја 2018. године, из: воу.еду
  6. Куимитубе (2015). Ковалентна веза: Увод у хибридизацију атомских орбитала. Преузето 24. маја 2018. године, са: куимитубе.цом
  7. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија (Четврто издање, стр. 51). Мц Грав Хилл.