Cheminis hibridizavimas sp, sp2, sp3

The cheminis hibridizavimas yra atominių orbitalių „mišinys“, kurio koncepciją 1931 m. chemikas Linus Pauling pristatė Valensijos sąsajos teorijos trūkumams (TEV). Kokie trūkumai? Tai yra: molekulinės geometrijos ir lygiaverčiai ryšių ilgiai molekulėse, tokiose kaip metanas (CH₄).

Pagal TEV, metane C atominės orbitalės sudaro keturias σ jungtis su keturiais H atomais, o 2p orbitos su formos formomis (apatinis vaizdas) C yra statmenos viena kitai, todėl Hs turi būti atskirti 90 ° kampu.

Be to, Cs 2s (sferinė) orbita yra susieta su H 1s orbitumu 135 ° kampu kitų trijų Hs atžvilgiu, tačiau buvo eksperimentiškai nustatyta, kad kampo kampai CH₄ yra 109,5º ir kad C-H obligacijų ilgis yra lygiavertis.

Norėdami tai paaiškinti, turi būti laikoma, kad originalių atominių orbitalų derinys sudaro keturias degeneruotas hibridines orbitales (vienodos energijos). Čia ateina cheminė chemija. Kokios yra hibridinės orbitos? Tai priklauso nuo jų generuojančių atominių orbitų. Jie taip pat turi jų elektroninių charakteristikų mišinį.

Indeksas

• 1 sp3 hibridizacija
  • 1.1 Vertimas žodžiu
  • 1.2 Nuorodų kampų nuokrypiai
• 2 Hibridizacija sp2
• 3 Hibridizacija sp
• 4 Nuorodos

Hibridizacija sp³

CH atveju₄, C hibridizacija yra sp³. Pagal šį metodą molekulinė geometrija paaiškinama keturiais sp orbitalais³ atskirtos 109,5º kampu ir nukreiptos link tetraedro viršūnių.

Viršutiniame paveikslėlyje galite pamatyti, kaip sp orbitos³ (žalia) sukuria tetraedrinę elektroninę aplinką aplink atomą (A, kuris yra C CH₄).

Kodėl 109,5º, o ne kiti kampai, kad būtų galima nubrėžti kitą geometriją? Taip yra todėl, kad šis kampas sumažina keturių atomų, susietų su A, elektroninius atbaidymus.

Tokiu būdu CH molekulė₄ gali būti pavaizduotas kaip tetraedras (tetraedrinė molekulinė geometrija).

Jei vietoj H, C sudarytų ryšius su kitomis atomų grupėmis, kas tuomet būtų jo hibridizacija? Kol anglis sudaro keturias σ jungtis (C-A), jos hibridizacija bus³.

Galima daryti prielaidą, kad kituose organiniuose junginiuose, pvz., CH₃OH, CCl₄, C (CH₃)₄, C₆H₁₂ (cikloheksanas) ir tt, anglis turi hibridizaciją³.

Tai yra labai svarbu, kad būtų suprojektuotos organinės struktūros, kuriose angliavandeniliai su paprastomis obligacijomis yra skirtingi taškai; tai yra, struktūra nelieka vienoje plokštumoje.

Aiškinimas

Koks yra paprasčiausias šių hibridinių orbitų aiškinimas neatsižvelgiant į matematinius aspektus (bangų funkcijas)? Sp orbitaliai³ tai reiškia, kad juos sukūrė keturios orbitos: viena ir trys p.

Kadangi šių atominių orbitalų derinys turėtų būti idealus, keturios spb³ rezultatas yra identiškas ir užima įvairias kosmoso orientacijas (pvz., orbitose p_x, p_ir ir p_z).

Pirmiau minėta yra taikoma visoms galimoms hibridizacijoms: susidariusių hibridinių orbitų skaičius yra toks pat, kaip ir kombinuotų atominių orbitų. Pavyzdžiui, spibridinės orbitalės³d² jie yra sudaryti iš šešių atominių orbitų: vienas s, trys p ir du d.

Nuorodų kampų nuokrypiai

Pagal Valensijos sluoksnio elektroninių porų atkaklumo teoriją (VSEPR), laisvų elektronų pora užima daugiau apimties nei susietas atomas. Dėl šios priežasties nuorodos persikelia, sumažina elektroninę įtampą ir nukreipia 109,5º kampus:

Pavyzdžiui, vandens molekulėje H atomai yra susieti su sp orbitomis³ (žalios spalvos), o taip pat ir elektronų poros, kurios nėra dalijamos „:“ užima šias orbitales.

Šių elektronų porų atbaidymas paprastai atstovaujamas „dviem globomis su akimis“, kurios dėl savo tūrio atstumia dvi obligacijas σ O-H.

Taigi, vandenyje nuorodų kampai iš tiesų yra 105º, o ne 109,5º, kuriuos tikimasi tetronijos geometrijoje.

Kokią geometriją turi H?₂O? Jis turi kampinę geometriją. Kodėl? Kadangi nors elektroninė geometrija yra tetraedrinė, dvi nesusijusių elektronų poros sumažina jį iki kampinės molekulinės geometrijos.

Hibridizacija sp²

Kai atomas jungia du p ir vieno orbitalo, jis sukuria tris spibridines orbitales²; tačiau orbitoje p lieka nepakitusi (nes jie yra trys), kurie yra pateikiami kaip oranžinė juosta aukščiau esančiame paveikslėlyje.

Čia trys sp orbitalijos² jie yra žalūs, kad išryškintų jų skirtumą nuo oranžinės juostos: „gryno“ orbitalio.

Atomas su hibridizacija² gali būti vizualizuojamas kaip plokščias trigoninis grindys (trikampis, sudarytas iš sp orbitalių² žalios spalvos), jos viršūnės atskirtos 120 ° kampu ir statmenos juostai.

Ir kokį vaidmenį atlieka grynasis orbitinis žaidimas? Tai, kaip sudaryti dvigubą jungtį (=). Sp orbitaliai² leisti sudaryti tris σ obligacijas, o grynasis p orbitalas yra π obligacija (dviguba ar triguba obligacija reiškia vieną ar dvi π obligacijas).

Pavyzdžiui, siekiant atkreipti karbonilo grupę ir formaldehido molekulės struktūrą (H₂C = O), eina taip:

Sp orbitaliai² ir C, ir O sudaro ryšį σ, o jų grynosios orbitos sudaro ryšį π (oranžinis stačiakampis).

Galima matyti, kaip kitos elektroninės grupės (H atomai ir nesidalijamos elektronų poros) yra kitose spb.², 120º.

Hibridizacija sp

Viršutiniame vaizde yra atomas A su spibridizacija. Čia orbitos s ir p orbitos sudaro du degeneruotus sp orbitalius. Tačiau dabar dvi grynos p orbitos lieka nepakitusios, o tai leidžia A sudaryti dvi dvigubas jungtis arba trigubą jungtį (≡).

Kitaip tariant: jei struktūroje C atitinka aukščiau minėtą (= C = arba C≡C), tada jo hibridizacija yra sp. Kitų mažiau iliustruojančių atomų - tokių kaip pereinamieji metalai - elektroninių ir molekulinių geometrijų apibūdinimas yra sudėtingas, nes taip pat atsižvelgiama į orbitą d ir netgi orbitą..

Hibridinės orbitos yra atskirtos 180 ° kampu. Dėl šios priežasties susieti atomai yra išdėstyti tiesinėje molekulinėje geometrijoje (B-A-B). Galiausiai, žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti cianido anijono struktūrą:

Nuorodos

1. Sven. (2006 m. Birželio 3 d.). S-p-orbitos. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: commons.wikimedia.org
2. Richard C. Banks. (2002 m. Gegužės mėn.). Klijavimas ir hibridizacija. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: chemistry.boisestate.edu
3. Jamesas. (2018 m.). Hibridizacijos nuoroda. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: masterorganicchemistry.com
4. Dr Ian Hunt. Kalgario universiteto Chemijos katedra. sp3 hibridizacija. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: chem.ucalgary.ca
5. Cheminė jungtis II: molekulinė geometrija ir atominių orbitų hibridizacija 10 skyrius. [PDF]. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: wou.edu
6. „Quimitube“ (2015). Kovalentinė jungtis: įvadas į atominių orbitų hibridizaciją. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: quimitube.com
7. Shiver & Atkins. (2008). Neorganinė chemija (Ketvirtasis leidimas, 51 psl.). Mc Graw kalnas.