Хибридизацијанаречен хипотетички процес на мешање разни видови, но орбитали на даден атом кои се блиски по енергија со појава на ист број нови (хибридни 1) орбитали, идентични по енергија и форма.
Хибридизација атомски орбиталисе јавува при формирање на ковалентни врски.
Хибридните орбитали имаат облик на тридимензионална асиметрична фигура осум, силно издолжена на едната страна од атомското јадро: .
Оваа форма предизвикува посилно преклопување на хибридните орбитали со орбиталите (чисти или хибридни) на други атоми отколку во случајот со чисти атомски орбитали и доведува до формирање на посилни ковалентни врски. Затоа, енергијата потрошена за хибридизација на атомските орбитали е повеќе од компензирана со ослободување на енергија поради формирањето на посилни ковалентни врски кои вклучуваат хибридни орбитали. Името на хибридните орбитали и видот на хибридизација се одредуваат според бројот и видот на атомските орбитали кои учествуваат во хибридизацијата, на пример: сп-, сп 2 -, сп 3 -, сп 2 г- илисп 3 г 2 -хибридизација.
Ориентацијата на хибридните орбитали, а со тоа и геометријата на молекулата, зависи од типот на хибридизација. Во пракса, инверзниот проблем обично се решава: прво, експериментално се утврдува геометријата на молекулата, по што се опишуваат видот и обликот на хибридните орбитали вклучени во нејзиното формирање.
сп -Хибридизација. Два хибридни сп- Како резултат на меѓусебното одбивање, орбиталите се наоѓаат во однос на атомското јадро на таков начин што аголот меѓу нив е 180° (сл. 7).
Ориз. сп- 7. Заемна локација во простор од двајца хибридни орбитали од еден атом:А - површини кои покриваат области од просторот каде што веројатноста за присуство на електрон е 90%;б -
условна слика. Како резултат на овој распоред на хибридни орбитали, молекулите од составот AX 2, каде што A е централниот атом, имаатлинеарна структура сп- , односно ковалентните врски на сите три атоми се наоѓаат на иста права линија. На пример, во држава сп- хибридизација, валентните орбитали на атомот на берилиум во молекулата BeCl 2 се лоцирани (сл. 8). Линеарна конфигурација поради
Ориз. 1 - 38. Триатомска линеарна молекула на берилиум хлорид BeC1 2 (во гасовита состојба): R- 2 Орбитала на атом на Cl; сп- - два
хибридни орбитали на атомот Be. с 2 -Хибридизација. Р хибридни орбитали на атомот Be.- Да ја разгледаме хибридизацијата на еден 8. Триатомска линеарна молекула на берилиум хлорид BeC1 2 (во гасовита состојба):и два хибридни орбитали на атомот Be.с 2 орбитали. Во овој случај, како резултат на линеарна комбинација од три орбитали, се појавуваат три хибридни орбитали хибридни орбитали на атомот Be.с 2 -орбитали. Тие се лоцирани во иста рамнина под агол од 120° еден до друг (сл. 9). хибридни орбитали на атомот Be.-Хибридизацијата е карактеристична за многу соединенија на бор, кои, како што е прикажано погоре, во возбудена состојба има три неспарени електрони: еден с- и два хибридни орбитали на атомот Be.с 2 -електрон. Кога се преклопуваат хибридни орбитали на атомот Be.с 2 -орбиталите на атом на бор со орбиталите на другите атоми формираат три ковалентни врски, еднакви по должина и енергија. Молекули во кои валентните орбитали на централниот атом се во состојба хибридни орбитали на атомот Be.с 2 -хибридизација, имаат триаголна конфигурација. Аглите помеѓу ковалентни врски се 120°. Во состојба
-хибридизација се валентни орбитали на атомите на бор во молекулите BF 3, BC1 3, атоми на јаглерод и азот во анјоните CO 3 2 -, NO 3 -. хибридни орбитали на атомот Be.с 2 Ориз.
хибридни орбитали на атомот Be. с 3 -Хибридизација. 9. Заемна положба во просторот од три хибридни орбитали на атомот Be.с 3 -хибридни орбитали. хибридни орбитали на атомот Be.- Супстанциите во кои централниот атом содржи четири се многу распространети. с-орбитали кои произлегуваат од линеарна комбинација на една
и три хибридни орбитали на атомот Be.с 3 -орбитали. Овие орбитали се наоѓаат под агол од 109˚28′ една до друга и се насочени кон темињата на тетраедарот, во чиј центар е атомското јадро (сл. 10 а).
Формирање на четири еднакви ковалентни врски поради преклопување
-орбиталите со орбитали на други атоми се типични за јаглеродни атоми и други елементи од групата IVA; ова ја одредува тетраедарската структура на молекулите (CH 4, CC1 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, GeBr 4 итн.).Ориз.
10. Влијанието на неврзувачките електронски парови врз геометријата на молекулите:а
– метан (без неврзувачки електронски парови);б
– амонијак (еден неврзувачки електронски пар); В . Во сите разгледани примери, хибридните орбитали беа „населени“ со единечни електрони. Сепак, често има случаи кога хибридна орбитала е „окупирана“ од електронски пар. Ова влијае на геометријата на молекулите. Бидејќи врз неврзувачкиот електронски пар влијае јадрото само на неговиот атом, а врз врзувачкиот електронски пар влијаат две атомски јадра, неврзувачкиот електронски пар е поблиску до атомското јадро отколку сврзувачкиот. Како резултат на тоа, неврзувачкиот електронски пар повеќе ги одбива сврзувачките електронски парови отколку што се одбиваат еден со друг. Графички, за јасност, големата одбивна сила што дејствува помеѓу неврзувачките и сврзувачките електронски парови може да се прикаже како поголема во волумен електронска орбиталаневрзувачки пар. Неврзувачки електронски пар е пронајден, на пример, на атомот на азот во молекулата на амонијак (сл. 10 10. Влијанието на неврзувачките електронски парови врз геометријата на молекулите:). Како резултат на интеракцијата со сврзувачките електронски парови, аглите на врската H-N-H се намалени на 107,78° во споредба со 109,5° карактеристични за правилен тетраедар.
Сврзувачките електронски парови доживуваат уште поголема одбивност во молекулата на водата, каде што атомот на кислород има два неврзувачки електронски парови. Како резултат на тоа, аголот на врската H-O-H во молекулата на водата е 104,5° (сл. 10 – метан (без неврзувачки електронски парови);).
Ако неврзувачкиот електронски пар, како резултат на формирањето на ковалентна врска преку механизмот донор-акцептор, се претвори во сврзувачки, тогаш одбивните сили помеѓу оваа врска и другите ковалентни врски во молекулата се изедначуваат; Аглите меѓу овие врски се исто така подредени. Ова се случува, на пример, за време на формирањето на амониум катјон:
Учество во хибридизација г -орбитали. Ако енергијата на атомската г- орбиталите не се многу различни од енергиите хибридни орбитали на атомот Be.- И 8. Триатомска линеарна молекула на берилиум хлорид BeC1 2 (во гасовита состојба):орбитали, тогаш тие можат да учествуваат во хибридизација. Најчестиот тип на хибридизација што вклучува г- орбитали е хибридни орбитали на атомот Be.с 3 г 2 - хибридизација, како резултат на која се формираат шест хибридни орбитали со еднаква форма и енергија (сл. 11 А), лоцирани под агол од 90˚ едни на други и насочени кон темињата на октаедарот, во чиј центар е атомското јадро. Октаедрон (сл. 11 10. Влијанието на неврзувачките електронски парови врз геометријата на молекулите:) – е правилен октаедар: сите рабови во него се со еднаква должина, сите лица се правилни триаголници.
Ориз. хибридни орбитали на атомот Be.с 3 г 2 - единаесет.
Хибридизација хибридни орбитали на атомот Be.с 3 г- Поретки Ахибридизација за да се формираат пет хибридни орбитали (сл. 12 10. Влијанието на неврзувачките електронски парови врз геометријата на молекулите:). Тригонална бипирамида се формира со поврзување на две рамнокраки пирамиди со заедничка основа - правилен триаголник. Задебелени потези на Сл. 12 10. Влијанието на неврзувачките електронски парови врз геометријата на молекулите:се прикажани рабовите со еднаква должина. Геометриски и енергетски хибридни орбитали на атомот Be.с 3 г- хибридните орбитали се нееднакви: три „екваторијални“ орбитали се насочени кон темињата правилен триаголник, и две „аксијални“ - нагоре и надолу нормално на рамнината на овој триаголник (сл. 12 – метан (без неврзувачки електронски парови);). Аглите помеѓу „екваторијалните“ орбитали се еднакви на 120°, како во хибридни орбитали на атомот Be.с 2 - хибридизација. Аголот помеѓу „аксијалната“ и која било од „екваторијалните“ орбитали е 90°. Според тоа, ковалентните врски што се формираат со учество на „екваторијални“ орбитали се разликуваат по должина и енергија од врските во чие формирање учествуваат „аксијални“ орбитали. На пример, во молекулата PC1 5, „аксијалните“ врски се долги 214 pm, а „екваторијалните“ врски се долги 202 pm.
Ориз. хибридни орбитали на атомот Be.с 3 г- единаесет.
12.
Така, земајќи ги предвид ковалентните врски како резултат на преклопување на атомските орбитали, можно е да се објасни геометријата на добиените молекули и јони, што зависи од бројот и видот на атомските орбитали вклучени во формирањето на врските. Концептот на хибридизација на атомски орбитали, неопходно е да се разбере дека хибридизацијата е конвенционална техника која ви овозможува јасно да ја објасните геометријата на молекулата преку комбинација на AOs.
Полиатомска молекула со изглед на идентични орбитали кои се еквивалентни по нивните карактеристики.
1 / 3
Енциклопедиски YouTube
Хибридизација на електронски орбитали
Цитологија. Предавање 46. Орбитална хибридизација
Хибридни sp3 орбитали
Преводи
Концепт на хибридизацијаКонцепт на хибридизација на валентни атомски орбитали
беше предложено од американскиот хемичар Линус Полинг за да одговори на прашањето зошто, ако централниот атом има различни (s, p, d) валентни орбитали, врските формирани од него во полиатомски молекули со исти лиганди се еквивалентни во нивната енергија и просторни карактеристики. Идеите за хибридизација заземаат централно место во методот на валентни врски. Самата хибридизација не е реалнафизички процес
Концептот на хибридизација беше успешно применет за квалитативниот опис на едноставни молекули, но подоцна беше проширен на посложени. За разлика од теоријата на молекуларните орбитали, таа не е строго квантитативна, на пример, не е во состојба да ги предвиди фотоелектронските спектри дури и на такви едноставни молекули како што е водата. Во моментов се користи главно за методолошки цели и во синтетичката органска хемија.
Овој принцип се рефлектира во теоријата на Гилеспи-Нихолм за одбивање на електронски парови, првата и најголемата важно правилокој беше формулиран на следниов начин:
„Електронските парови прифаќаат распоред на валентната обвивка на атомот во кој се максимално оддалечени еден од друг, односно електронските парови се однесуваат како меѓусебно да се одбиваат“.Второто правило беше тоа „Сите електронски парови вклучени во валентната електронска обвивка се сметаат дека се наоѓаат на исто растојание од јадрото“.
Видови на хибридизација
sp-Хибридизација
Се јавува кога се мешаат една s- и една p-орбитала. Формирани се две еквивалентни сп-атомски орбитали, лоцирани линеарно под агол од 180 степени и насочени во различни страниод јадрото на централниот атом. Двете преостанати нехибридни р-орбитали се наоѓаат во меѓусебно нормални рамнини и учествуваат во формирањето на π врски или зафаќаат несподелени парови електрони.
sp 2 -Хибридизација
Се јавува кога се мешаат една s- и две p-орбитали. Три хибридни орбитали се формираат со оски лоцирани во иста рамнина и насочени кон темињата на триаголникот под агол од 120 степени. Нехибридната р-атомска орбитала е нормална на рамнината и, по правило, е вклучена во формирањето на π врски
sp 3 -Хибридизација
Се јавува кога една s- и три p-орбитали се мешаат, формирајќи четири sp 3-хибридни орбитали со еднаква форма и енергија. Тие можат да формираат четири σ врски со други атоми или да бидат исполнети со осамени парови електрони.
Оските на хибридните орбитали sp 3 се насочени кон темињата на тетраедарот, додека јадрото на централниот атом се наоѓа во центарот на ограничената сфера на овој тетраедар. Аголот помеѓу кои било две оски е приближно 109°28", што одговара на најниска енергијаодбивност на електрони. Исто така, орбиталите sp 3 можат да формираат четири σ врски со други атоми или да бидат исполнети со осамени парови електрони. Оваа состојба е типична за јаглеродните атоми во заситените јаглеводороди и, соодветно, во алкилните радикали и нивните деривати.
Хибридизација и молекуларна геометрија
Концептот на хибридизација на атомските орбитали лежи во основата на теоријата на Гилеспи-Нихолм за одбивање на електронски парови. Секој тип на хибридизација одговара на строго дефинирана просторна ориентација на хибридните орбитали на централниот атом, што овозможува да се користи како основа за стереохемиски концепти во органска хемија.
Табелата покажува примери на кореспонденција помеѓу најчестите типови на хибридизација и геометриската структура на молекулите, под претпоставка дека сите хибридни орбитали се вклучени во формирањето на хемиски врски (нема осамени електронски парови).
| Тип на хибридизација | Број хибридни орбитали |
Геометрија | Структура | Примери |
|---|---|---|---|---|
| сп | 2 | Линеарна |
BeF 2, CO 2, NO 2 + |
|
| сп 2 | 3 | Триаголен |
|
BF 3, NO 3 -, CO 3 2- |
| сп 3 | 4 | Тетраедар |
|
CH4, ClO4-, SO42-, NH4+ |
| dsp 2 | 4 | Рамен квадрат |
Задача 261.
Кои видови хибридизација на јаглерод AO одговараат на формирањето на молекули на CH 4, C 2 H 6, C 2 H 4, C 2 H 2?
Решение:
а) Во молекулите на CH 4 и C 2 H 6 Валентниот електронски слој на јаглеродниот атом содржи четири електронски парови:
Затоа, електронските облаци на јаглеродниот атом во молекулите CH 4 и C 2 H 6 ќе бидат максимално оддалечени еден од друг за време на хибридизацијата sp3, кога нивните оски се насочени кон темињата на тетраедарот. Во овој случај, во молекулата CH4, сите темиња на тетраедронот ќе бидат окупирани од атоми на водород, така што молекулата CH4 има тетраедарска конфигурација со атом на јаглерод во центарот на тетраедарот. Во молекулата C 2 H 6, атомите на водород заземаат три темиња на тетраедарот, а заедничкиот електронски облак на друг јаглероден атом е насочен кон четвртото теме, т.е. два јаглеродни атоми се поврзани еден со друг. Ова може да се претстави со дијаграми:
б) Во молекулата C 2 H 4 има валентен електронски слој на јаглеродниот атом, како кај молекулите CH 4 и C 2 H 6. содржи четири електронски парови:
Кога се формира C 2 H 4, се формираат три ковалентни врски според вообичаениот механизам, т.е. се - врски, и една - - врска. Кога се формира молекула C 2 H 4, секој јаглероден атом има два водородни атоми - врски и две врски едни со други, една - и една - врски. Хибридни облаци кои се совпаѓаат овој типхибридизација, се наоѓаат во јаглеродниот атом така што интеракцијата помеѓу електроните е минимална, т.е. колку што е можно подалеку. Овој распоред на јаглеродни атоми (две двојни врски помеѓу јаглеродни атоми) е карактеристичен за sp 2 хибридизација на јаглерод AO. За време на sp 2 хибридизацијата, електронските облаци во јаглеродните атоми се ориентирани во насоки кои лежат во иста рамнина и прават агли од 120 0 меѓу себе, т.е. во насоки кон темињата на правилен триаголник. Во молекулата на етилен, формирањето на - врски вклучува три sp 2 -хибридни орбитали на секој јаглероден атом, две помеѓу два атоми на водород и еден со вториот јаглероден атом, и - врската се формира поради р-електронските облаци на секој јаглероден атом. Структурна формуламолекулите C 2 H 4 ќе изгледаат вака:
в) Во молекулата C 2 H 2, валентниот електронски слој на јаглеродниот атом содржи четири пара електрони:
Структурната формула на C 2 N 2 е:
Секој јаглероден атом е поврзан со еден електронски пар со атом на водород и три електронски парови со друг јаглероден атом. Така, во молекула на ацетилен, атомите на јаглеродот се поврзани едни со други со една врска и две врски. Секој јаглероден атом е поврзан со водород со - врска. Формирањето на - врски вклучува две сп-хибридни АО, кои се наоѓаат релативно едни на други така што интеракцијата меѓу нив е минимална, т.е. колку што е можно подалеку. Затоа, за време на sp-хибридизацијата, електронските облаци помеѓу атомите на јаглеродот се ориентирани во спротивни насоки релативно едни на други, т.е. агол помеѓу S-S врские 180 0. Затоа, молекулата C 2 H 2 има линеарна структура:
Задача 262.
Наведете го типот на хибридизација на силициум AO во молекулите SiH 4 и SiF 4. Дали овие молекули се поларни?
Решение:
Во молекулите SiH 4 и SiF 4, валентниот електронски слој содржи четири пара електрони:
Затоа, и во двата случаи, електронските облаци на силиконскиот атом ќе бидат максимално оддалечени еден од друг за време на хибридизацијата sp 3, кога нивните оски се насочени кон темињата на тетраедарот. Покрај тоа, во молекулата SiH 4 сите темиња на тетраедарот се окупирани од атоми на водород, а во молекулата SiF 4 - од атоми на флуор, така што овие молекули имаат тетраедарска конфигурација со атом на силикон во центарот на тетраедарот:
Во тетраедарните молекули SiH 4 и SiF 4, диполните моменти на врските Si-H и Si-F меѓусебно се поништуваат, така што вкупните диполни моменти на двете молекули ќе бидат еднакви на нула. Овие молекули се неполарни, и покрај поларитетот на врските Si-H и Si-F.
Задача 263.
Во молекулите на SO 2 и SO 3, атомот на сулфур е во состојба на sp 2 хибридизација. Дали овие молекули се поларни? Каква е нивната просторна структура?
Решение:
За време на хибридизацијата sp 2, хибридните облаци се наоѓаат во атомот на сулфур во насоки кои лежат во иста рамнина и прават агли од 120 0 меѓу себе, т.е. насочен кон темињата на правилен триаголник.
а) Во молекулата SO 2, два sp 2 -хибридни AO формираат врска со два атоми на кислород, третата sp 2 -хибридна орбитала ќе биде окупирана од слободен електронски пар. Овој електронски пар ќе ја помести електронската рамнина и молекулата SO 2 ќе добие облик на неправилен триаголник, т.е. аголот OSO нема да биде еднаков на 120 0. Според тоа, молекулата SO 2 ќе има аголна форма со sp 2 хибридизација на атомските орбитали, структурата:
Во молекулата SO 2, меѓусебна компензација на диполни моменти S-O врскине се случува; диполскиот момент на таквата молекула ќе има вредност поголема од нула, т.е. молекулата е поларна.
б) Во аголот на молекулата SO 3, сите три sp2-хибридни AO формираат врска со три атоми на кислород. Молекулата на SO3 ќе има форма на рамен триаголник со sp2 хибридизација на атомот на сулфур:
Во триаголна молекула SO 3, диполните моменти на врските S-O се поништуваат едни со други, така што вкупниот диполен момент ќе биде нула, молекулата е поларна.
Задача 264.
Кога SiF4 е во интеракција со HF, се формира силна киселина H 2 SiF 6, која се дисоцира на H + и SiF 6 2- јони. Може На сличен начиндали реакцијата се јавува помеѓу CF 4 и HF? Наведете го типот на хибридизација на силициум AO во јонот SiF 6 2-.
Решение:
а) Кога е возбуден, силициумскиот атом оди од состојбата 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 до состојбата 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 4 3d 0, а електронската структура на валентните орбитали одговара на шемата :
Четири неспарени електрони од возбуден силиконски атом можат да учествуваат во формирањето на четири ковалентни врски според вообичаениот механизам со атоми на флуор (1s 2 2s 2 2p 5), секој од нив има по еден неспарен електрон, за да формира молекула SiF 4.
Кога SiF 4 е во интеракција со HF, се формира киселината H 2 SiF 6. Ова е можно затоа што молекулата SiF 4 има слободни 3d орбитали, а јонот F- (1s 2 2s 2 2p 6) има слободни парови електрони. Поврзувањето се врши според механизмот донор-акцептор поради пар електрони од секој од двата јони F - (HF ↔ H + + F -) и слободните 3d орбитали на молекулата SiF 4. Во овој случај, се формира јонот SiF 6 2-, кој со јоните H + формира киселинска молекула H 2 SiF 6.
б) Јаглеродот (1s 2 2s 2 2p 2) може да формира, како силициум, соединение CF 4, но валентните способности на јаглеродниот атом ќе бидат исцрпени (нема неспарени електрони, слободни парови електрони и слободни валентни орбитали на валентно ниво). Структурниот дијаграм на валентните орбитали на возбудениот јаглероден атом има форма:
Кога се формира CF 4, сите валентни орбитали на јаглеродот се зафатени, така што јон не може да се формира.
Во молекулата SiF 4, валентниот електронски слој на силиконскиот атом содржи четири пара електрони:
Истото е забележано и за молекулата CF 4. затоа, и во двата случаи, електронските облаци од силициум и јаглеродни атоми ќе бидат колку што е можно подалеку еден од друг за време на sp3 хибридизацијата. Кога нивните оски се насочени кон темињата на тетраедарот:
Методот на хибридизација на атомските орбитали се заснова на претпоставката дека при формирањето на молекулата, наместо оригиналните атомски и електронски облаци, се формираат еквивалентни „мешани“ или хибридни електронски облаци кои се издолжени кон соседните атоми, поради што се постигнува нивно поцелосно преклопување со електронските облаци на овие атоми . Таквата деформација на електронските облаци бара енергија. Но, поцелосно преклопување на валентните електронски облаци доведува до формирање на посилна хемиска врска и, според тоа, до дополнителна добивка на енергија. Ако оваа енергетска добивка е доволна за повеќе од компензира за енергијата потрошена за деформација на почетните атомски електронски облаци, таквата хибридизација на крајот доведува до намалување на потенцијалната енергија на добиената молекула и, следствено, до зголемување на нејзината стабилност.
Размислете за, како пример за хибридизација, формирање на молекула на берилиум флуорид. Секој атом на флуор кој е дел од оваа молекула има еден неспарен електрон,
кој е вклучен во формирањето на ковалентни врски. Атомот на берилиум во невозбудена состојба нема неспарени електрони:
Затоа, за да учествува во формирањето на хемиски врски, атомот на берилиум мора да влезе во возбудена состојба :
Резултирачкиот возбуден атом има два неспарени електрони: електронскиот облак на еден од нив одговара на состојбата, а другиот -. Кога овие електронски облаци се преклопуваат со р-електронските облаци од два атоми на флуор, може да се формираат ковалентни врски (сл. 38).
Меѓутоа, како што веќе споменавме, со трошење на одредена енергија, наместо оригиналните s- и p-орбитали на атомот на берилиум, може да се формираат две еквивалентни хибридни орбитали (-орбитали). Обликот и распоредот на овие орбитали се прикажани на сл. 39, од каде што е јасно дека хибридните -орбитали се издолжени во спротивни насоки.
Преклопувањето на хибридно-електронските облаци на атомот на берилиум со p-електронските облаци од атоми на флуор е прикажано на сл. 40.
Ориз. 38. Шема на преклопување на -електронски облаци од атоми на флуор со и -електронски облаци на атом на берилиум (за секоја врска посебно се засенчени областите на преклопување на електронските облаци).
Ориз. 39. Облик ( шематска илустрација) и релативната положба на хибридно-електронските облаци на атомот на берилиум (за секоја хибридна орбитала посебно).
Ориз. 40. Шема на формирање на хемиски врски во молекула. За да се поедностави сликата, хибридните електронски облаци на атомот на берилиум не се целосно прикажани.
Поради издолжената форма на хибридните орбитали, се постигнува поцелосно преклопување на електронските облаци кои се во интеракција, што значи дека се формираат посилни хемиски врски. Енергијата ослободена за време на формирањето на овие врски е поголема од вкупната потрошувачка на енергија за возбудување на атомот на берилиум и хибридизација на неговите атомски орбитали. Затоа, процесот на формирање на молекулите е енергетски поволен.
Разгледуваниот случај на хибридизација на една s- и една p-орбитала, што доведува до формирање на две -орбитали, се нарекува -хибридизација. Како што е сл. Орбиталите 39, - се ориентирани во спротивни насоки, што доведува до линеарна структура на молекулата. Навистина, молекулата е линеарна, и двете врски во оваа молекула се еквивалентни во сите погледи.
Можни се и други случаи на хибридизација на атомски орбитали, но бројот на добиените хибридни орбитали е секогаш еднаков на вкупниот број на почетни атомски орбитали вклучени во хибридизацијата. Така, кога една s- и две p-орбитали се хибридизираат (-хибридизација - прочитајте „es-pe-two“), се формираат три еднакви -орбитали. Во овој случај, хибридните електронски облаци се лоцирани во насоки кои лежат во иста рамнина и се ориентирани под агли од 120° еден до друг (сл. 41). Очигледно, овој тип на хибридизација одговара на формирање на рамна триаголна молекула.
Пример за молекула во која се јавува β-хибридизација е молекулата на бор флуорид. Овде, наместо оригиналниот s- и две p-орбитали на возбудениот борен атом
Се формираат три еднакви орбитали. Затоа, молекулата е изградена во форма на правилен триаголник, со атом на бор во центарот и атоми на флуор на темињата. Сите три врски во молекулата се еквивалентни.
Ако една s- и три p-орбитали (- хибридизација) се вклучени во хибридизацијата, тогаш резултатот е формирање на четири хибридни-орбитали, издолжени во насоките кон темињата на тетраедронот, т.е., ориентирани под агли еден на друг ( Сл. 42). Таквата хибридизација се случува, на пример, во возбуден јаглероден атом за време на формирањето на молекула на метан.
Ориз. 41. Меѓусебно распоредување на хибридни електронски облаци.
Ориз. 42. Меѓусебно распоредување на хибридни електронски облаци.
Според тоа, молекулата на метанот има форма на тетраедар и сите четири врски во оваа молекула се еквивалентни.
Да се вратиме на разгледување на структурата на молекулата на водата. При неговото формирање се јавува -хибридизација на атомските орбитали на кислород. Затоа аголот на врската HOH во молекулата не е блиску до, туку до тетраедарскиот агол. Малата разлика помеѓу овој агол и 109,5° може да се разбере ако ја земеме предвид нееднаквата состојба на електронските облаци што го опкружуваат атомот на кислород во молекулата на водата. Всушност, во молекулата на метан (I)
сите осум електрони кои зафаќаат хибридни-орбитали во јаглеродниот атом се вклучени во формирањето на ковалентни врски. Ова предизвикува симетрична распределба на електронските облаци во однос на јадрото на јаглеродниот атом. Во меѓувреме, во молекулата, само четири од осумте електрони што ги зафаќаат хибридните орбитали на атомот на кислород формираат врски, а два електронски парови остануваат неподелени, т.е. припаѓаат само на атомот на кислородот. Ова води до одредена асиметрија во распределбата на електронските облаци што го опкружуваат атомот на кислород и, како последица на тоа, до отстапување на аголот помеѓу врските од .
Кога се формира молекула на амонијак, се појавуваат и атомските орбитали на централниот атом (азот). Затоа аголот на врската е блиску до тетраедар. Малата разлика во овој агол од 109,5° се објаснува, како и кај молекулата на водата, со асиметријата во распределбата на електронските облаци околу јадрото на азотниот атом: од четири електронски парови, три учествуваат во формирањето на N - H. обврзници, а една останува неподелена.
Како што е прикажано на сл. 39, 41 и 42, хибридните електронски облаци се поместени во однос на атомското јадро.
Затоа, центарот на електричното полнење на осамен електронски пар лоциран во хибридна орбитала не се совпаѓа со положбата атомско јадрот.е. со центарот на позитивниот полнеж присутен во атомот. Ова поместување на полнежот на осамен електронски пар доведува до појава на диполен момент, што дава значителен придонес во вкупниот диполен момент на молекулата. Од ова произлегува дека поларитетот на молекулата не зависи само од поларитетот на поединечните врски и нивниот меѓусебен распоред (види § 40), туку и од присуството на осамени електронски парови во хибридните орбитали и од просторниот распоред на овие орбитали.
За елементите од третиот и следните периоди, -орбиталите можат да учествуваат и во формирањето на хибридни електронски облаци. Случајот на -хибридизација е особено важен, кога една, три и две -орбитали учествуваат во формирањето на хибридните орбитали. Во овој случај, се формираат шест еквивалентни хибридни орбитали, издолжени во правците кон темињата на октаедарот. Октаедралната структура на молекулата, јоните и многу други се објаснува со хибридизацијата на атомските орбитали на централниот атом.
| Сингл (σ) | Двојно (σ+π) | Тројно (σ + π + π) |
| C–C C–H C–O H–Cl | C=O C=C O=O | С≡С С≡N N≡N |
Хибридизација
Ако еден атом е поврзан со други атоми со ИДЕНТИЧНИ ВРСКИ, но орбиталите се вклучени во нивното формирање различни типови, тогаш се користи методот ХИБРИДИЗАЦИЈА.
Пример:Молекулата CH 4 има облик на правилен тетраедар, во кој сите 4 врски имаат иста должина, јачина и се под исти агли една до друга.
Сепак, четиривалентен јаглероден атом има електрони во три p орбитали и една s орбитала. Тие се различни по енергија, форма и различно се наоѓаат во вселената.
За да се објасни, се користи концептот на ХИБРИДИЗАЦИЈА:
Од четири атомски орбитали се формираат 4 нови,
хибридорбитали, кои во вселената се наоѓаат на МАКСИМАЛНО РАСТАНИЕ ЕДЕН ОД ДРУГ. Ова е правилен тетраедар, аглите помеѓу врските се 109° 29'.
Бидејќи една s и три p-школка се вклучени во формирањето на четири врски, овој тип на хибридизација е назначен сп 3
Во зависност од бројот и видот на орбиталите кои учествуваат во хибридизацијата, се разликуваат следниве видови на хибридизација:
1) сп-хибридизација. Вклучени се една s орбитала и една p орбитала. Молекулата има линеарна структура, аголот на врската е 180 0.
2) sp 2 хибридизација. Вклучени се една s орбитала и две p орбитали. Молекулата се наоѓа во рамнина (краевите на хибридните орбитали се насочени кон темињата рамностран триаголник), агол на врска – 120 0.
3) sp 3 хибридизација. Вклучени се една s орбитала и три p орбитали. Молекулата има тетраедрална форма, аголот на врската е 109,28 0.
Како да се одреди типот на хибридизација?
1. Хибридизацијата вклучува сигма врски и ОСАМНИ ЈОНИ ПАРИ.
2. Вкупен бројучествуваат орбитали сигма врски + електронски парови = број на хибридни орбитали и го одредува типот на хибридизација.
Вежба:да се определи типот на хибридизација на јаглеродниот атом во молекулата на фосген.
O=C – Cl
1) Јаглеродот формира 2 единечни врски (ова се сигма врски) и една двојна врска (сигма + пи) Сите 4 електрони јаглерод се вклучени во формирањето на овие врски.
2) така, ТРИ СИГМА врски ќе учествуваат во хибридизацијата. Ова sp 2 - хибридизација, молекулата има форма рамен триаголник. Врската пи се наоѓа нормално на рамнината на овој триаголник.
Се вчитува...