Kémiai hibridizáció sp, sp2, sp3

az kémiai hibridizáció az atomi orbiták "keveréke", amelynek fogalmát a vegyész Linus Pauling 1931-ben vezették be a Valencia kapcsolatának elméletének (TEV) hiányosságainak fedezésére. Milyen hiányosságok? Ezek a következők: a molekuláris geometriák és az ekvivalens kapcsolati hosszúságok molekulákban, mint a metán (CH₄).

A TEV szerint a metánban a C atom atomjai négy σ kötéssel rendelkeznek négy H atommal, a C formájú 2p orbiták (alsó kép) egymással merőlegesek, így a H-eket egymástól el kell választani 90 ° -os szögben.

Ezen túlmenően a C 2s (gömb alakú) orbitálisa a H háromszög szöge 135 ° -os szöget zár be a másik három H-hez képest, de kísérletileg azt találtuk, hogy a CH₄ a C-H kötések hossza egyenértékű.

Ennek magyarázata érdekében az eredeti atomi pályák kombinációját négy degenerált hibrid orbitálisnak kell tekinteni (egyenlő energia). Itt jön a kémiai kémia. Milyenek a hibrid pályák? Ez attól függ, hogy az atomok melyik orbitákból származnak. Ezek elektronikai jellemzőit is keverik.

index

• 1 sp3 hibridizáció
  • 1.1 Értelmezés
  • 1.2 A kapcsolatok szögének eltérése
• 2 Hibridizáció sp2
• 3 Hibridizáció sp
• 4 Referenciák

Hibridizáció sp³

CH esetében₄, A C hibridizációja sp³. Ebből a megközelítésből a molekuláris geometriát négy sp orbitával magyarázzák³ szétválasztva 109,5º-on, és egy tetraéder csúcsa felé mutat.

A fenti képen láthatod, hogy a sp orbitalok milyenek³ (zöld) tetraéderes elektronikus környezetet hoz létre az atom körül (A, amely a CH esetében C₄).

Miért 109,5º-os, és nem más szögek, hogy egy másik geometriát „rajzoljanak”? Ennek oka, hogy ez a szög minimálisra csökkenti az A-hoz kapcsolt négy atom elektronikus visszahúzódását.

Ily módon a CH molekula₄ tetraéderként ábrázolható (tetraéderes molekuláris geometria).

Ha H helyett C-vel más atomcsoportokkal alakult ki, mi lenne a hibridizációja? Amíg a szén négy σ kötést (C-A) képez, a hibridizációja lesz³.

Feltételezhető, hogy más szerves vegyületekben, például CH-ben₃OH, CCl₄, C (CH₃)₄, C₆H₁₂ (ciklohexán), stb., a szénnek hibridizációja van³.

Ez alapvető fontosságú a szerves szerkezetek vázlata, ahol az egyszerű kötésekkel rendelkező szénatomok eltérési pontokat képviselnek; azaz a szerkezet nem marad egyetlen síkban.

értelmezés

Mi a legegyszerűbb értelmezése ezeknek a hibrid pályáknak a matematikai szempontok (a hullámfüggvények) nélkül? A sp orbitálisok³ azt jelenti, hogy négy orbitából származtak: egy s és három p.

Mivel ezeknek az atomi pályáknak a kombinációja ideális, a négy sp orbitális³ az eredmények azonosak és különböző helyzeteket foglalnak el az űrben (például az orbitákban_x, p_és és p_Z).

A fentiek a lehetséges hibridizációk többi részénél alkalmazhatók: a kialakult hibrid orbitálisok száma megegyezik a kombinált atomi orbitákéval. Például sp hibrid orbiták³d² hat atomi orbitából állnak: egy s, három p és két d.

A linkek szögének eltérése

A Valencia Réteg Elektronikus Párjainak visszataszító elmélete (VSEPR) szerint a szabad elektronok párja több kötetet foglal el, mint egy kapcsolt atom. Ezzel a linkek egymástól távolodnak, csökkentve az elektronikus feszültséget és a 109,5º-os szögeket:

Például a vízmolekulában a H-atomok kötődnek az sp orbitálishoz³ (zölden), valamint az elektronok párjait nem osztották meg: ":" ezeket az orbitákat foglalják el.

Ezeknek az elektronoknak a párjait általában "két szemgömbökkel" ábrázolják, amelyek térfogatuk miatt visszavonják a két kötést σ O-H.

Így a vízben a linkek szögei valóban 105º, a tetraéderes geometriához várt 109,5º helyett.

Milyen geometriája van H-nak?₂O? Szögletes geometriája van. Miért? Minthogy az elektronikus geometria tetraéderes, két pár megosztott elektron nem párhuzamosan szögletes molekuláris geometriára csökken.

Hibridizáció sp²

Amikor egy atom két p és egy orbitát egyesít, három sp hibrid orbitát hoz létre²; az orbitális p változatlan marad (mivel három), ami a fenti képen narancssárga sávként van ábrázolva.

Itt a három sp orbita² zöldek, hogy kiemeljék a narancssárga sávtól való különbségüket: a "tiszta" p pályát.

Egy atom, amely hibridizációval rendelkezik² ábrázolható, mint egy lapos trigonal padló (a háromszög rajzolva a sp orbitálisokkal² zöld színű), a csúcsai 120º-os szögekkel vannak elválasztva, és merőlegesek a rúdra.

És milyen szerepet játszik a tiszta p orbitális játék? A kettős kötés (=) kialakítása. A sp orbitálisok² lehetővé teszi három σ kötés kialakulását, míg a tiszta p orbitális π kötés (egy kettős vagy hármas kötés egy vagy két π kötést jelent).

Például, a karbonilcsoport és a formaldehid molekula (H₂C = O), a következőképpen jár:

A sp orbitálisok² mind a C, mind az O kötés σ, míg tiszta orbitáik π kötést alkotnak (a narancssárga téglalap).

Látható, hogy a többi elektronikus csoport (H atomok és nem megosztott elektronpárok) a többi orbitán található.², 120 ° -kal elválasztva.

Hibridizáció sp

A felső kép az A-at sp-hibridizációval mutatja. Itt egy orbitális s és egy p orbitális kombinálódik, hogy két degenerált sp orbitalt alkossanak. Most azonban két tiszta p orbita marad változatlanul, ami lehetővé teszi, hogy A két kettős kötést vagy hármas kötést képezzen (≡)..

Más szavakkal: ha egy struktúrában a C megfelel a fentieknek (= C = vagy C≡C), akkor a hibridizációja sp. Más kevésbé szemléltető atomok - mint például az átmeneti fémek - esetében az elektronikus és molekuláris geometriák leírása bonyolult, mert figyelembe vesszük a d és még az orbitális pályákat is..

A hibrid pályákat 180 ° -os szöggel választjuk el. Ezért a kapcsolt atomok lineáris molekuláris geometriában vannak elrendezve (B-A-B). Végül az alábbi képen látható a cianid anion szerkezete:

referenciák

1. Sven. (2006. június 3.). S-p-pályák. [Ábra]. Visszavonva 2018. május 24-én, a következő címen: commons.wikimedia.org
2. Richard C. Banks. (2002. május). Kötés és hibridizáció. Visszavonva 2018. május 24-én, a következő címen: chemistry.boisestate.edu
3. James. (2018). Hibridizációs parancsikon. Született 2018. május 24-én, a következő címen: masterorganicchemistry.com
4. Dr. Ian Hunt. Kémiai Tanszék, Calgary Egyetem. sp3 hibridizáció. Visszavonva 2018. május 24-én, innen: chem.ucalgary.ca
5. II. Kémiai kötés: Molekuláris geometria és atomi orbitális hibridizáció 10. fejezet [PDF]. Született 2018. május 24-én, a következő címen: wou.edu
6. Quimitube. (2015). Kovalens kötés: Bevezetés az atomi orbiták hibridizációjába. Visszavonva 2018. május 24-én, a következő címen: quimitube.com
7. Shiver & Atkins. (2008). Szervetlen kémia (Negyedik kiadás, 51. oldal). Mc Graw-hegy.