Tip atomske hibridizacije

28. 5. 2019.

U procesu određivanja geometrijskog oblika kemijske čestice važno je uzeti u obzir da su parovi valentnih elektrona glavnog atoma, uključujući i one koji ne tvore kemijsku vezu, udaljeni jedan od drugog u prostoru.

vrsta hibridizacije

Značajke pojma

Uzimajući u obzir problem kovalentnog kemijska veza često su koristili pojam hibridizacije atomskih orbitala. Ovaj izraz povezan je s usklađivanjem oblika i energije. Hibridizacija atomskih orbitala povezana je s procesom kvantno kemijskog restrukturiranja. Orbitale u usporedbi s izvornim atomima imaju različitu strukturu. Suština hibridizacije leži u činjenici da se elektron koji se nalazi uz jezgru vezanog atoma ne određuje određenom atomskom orbitalom, već njihovom kombinacijom s jednakim glavnim kvantnim brojem. U osnovi, taj se proces odnosi na energetske orbitale s višim atomima s elektronima.

Specifičnosti procesa

Vrste hibridizacije atoma u molekulama ovise o tome kako nastaju orijentacije novih orbitala. Prema tipu hibridizacije moguće je odrediti geometriju iona ili molekule, kako bi se pretpostavile značajke kemijskih svojstava.

hibridne atomske orbitale

Vrste hibridizacije

Ovaj tip hibridizacije, kao i sp, je linearna struktura, kut između veza je 180 stupnjeva. Primjer molekule sa sličnom hibridizacijskom opcijom je BeCl2.

Sljedeći tip hibridizacije je sp 2 . Molekule karakterizira trokutasti oblik, kut između veza je 120 stupnjeva. Tipičan primjer takve varijante hibridizacije je BC13.

Tip hibridizacije sp3 sugerira tetraedarnu strukturu molekule, tipičan primjer tvari s ovom hibridizacijskom opcijom je molekula metana CH 4 . Kut valencije u ovom slučaju je 109 stupnjeva 28 minuta.

Ne samo par elektrona, nego i neparani parovi elektrona izravno sudjeluju u hibridizaciji.

vrsta hibridizacije atoma

Hibridizacija u molekuli vode

Na primjer, u molekuli vode između atoma kisika i atoma vodika, postoje dvije kovalentne polarne veze. Osim toga, sam atom kisika ima dva para vanjskih elektrona koji ne sudjeluju u stvaranju kemijske veze. Ovi 4 elektronska para u prostoru zauzimaju određeno mjesto oko atoma kisika. Budući da svi imaju isti naboj, oni se međusobno odbijaju u prostoru, oblaci elektrona su na značajnoj udaljenosti jedan od drugog. Tip hibridizacije atoma u danoj tvari podrazumijeva promjenu oblika atomskih orbitala, izvlači se i usklađuje s vrhovima tetraedra. Kao rezultat, molekula vode dobiva kutni oblik, a između veza kisik-vodik valencni kut iznosi 104,5 o .

Da bi se predvidio tip hibridizacije, može se koristiti donor-akceptorski mehanizam za stvaranje kemijskih veza. Kao rezultat, provodi se preklapanje slobodnih orbitala elementa s nižom elektronegativnošću, kao i orbitale elementa s većom električnom negativnošću, na kojem se nalazi par elektrona. U procesu sastavljanja elektroničku konfiguraciju atom uzima u obzir njihov stupanj oksidacije.

Pravila za identifikaciju vrste hibridizacije

Kako bi se odredio tip hibridizacije ugljika, možete koristiti određena pravila:

  • otkriti središnji atom, izračunati broj σ-veza;
  • stavi u česticu oksidacijsko stanje atoma;
  • snimanje elektronske konfiguracije glavnog atoma u željenom stupnju oksidacije;
  • napraviti dijagram raspodjele valentnih elektrona u orbitali, uparivanje elektrona;
  • emitiraju orbitale koje izravno sudjeluju u formiranju veze, pronalaze nesparene elektrone (ako je broj valentnih orbitala nedovoljan za hibridizaciju, orbitale sljedećeg energije).

Geometrija molekule određena je tipom hibridizacije. Prisutnost pi veza ne utječe na nju. U slučaju dodatnog vezivanja moguće je promijeniti valentni kut, razlog je međusobno odbijanje elektrona koji tvore višestruku vezu. Dakle, u molekuli dušikov oksid (4) s sp2 hibridizacijom, valentni kut povećava se od 120 stupnjeva do 134 stupnja.

tip hibridizacije ugljika

Hibridizacija amonijaka

Nepodijeljeni par elektrona utječe na dobiveni indeks dipolnog momenta cijele molekule. Amonijak ima tetraedarnu strukturu s razdvojenim parom elektrona. Ionske veze dušika-vodika i dušik-fluor imaju pokazatelje od 15 i 19 posto, duljine su definirane kao 101 i 137 pm. Dakle, trebao bi postojati veći dipolni moment u molekuli dušikovog fluorida, ali eksperimentalni rezultati upućuju na suprotno.

Hibridizacija u organskim spojevima

Svaka klasa ugljikovodika ima svoju vrstu hibridizacije. Tako, nakon formiranja molekula klase alkana (zasićenih ugljikovodika), sva četiri elektrona ugljikova atoma tvore hibridne orbitale. Kada se preklapaju, formiraju se 4 hibridna oblaka, koji se protežu do vrhova tetraedra. Nadalje, njihovi se vrhovi preklapaju s ne-hibridnim s-orbitalama vodika, tvoreći jednostavnu vezu. Za zasićene ugljikovodike karakteristična je sp3 hibridizacija.

U nezasićenim alkenima (njihov tipični predstavnik je etilen), samo tri elektronske orbitale sudjeluju u hibridizaciji - s i 2 p, tri hibridne orbitale oblikuju trokutasti oblik u prostoru. Ne-hibridni p-orbitali se preklapaju, stvarajući višestruku vezu u molekuli. Ova klasa organskih ugljikovodika karakterizira sp2 hibridno stanje atoma ugljika.

Alkini se razlikuju od prethodne klase ugljikovodika po tome što su samo dvije vrste orbitala uključene u proces hibridizacije: s i p. Dva ne-hibridna p-elektrona koji ostaju na svakom ugljikovom atomu preklapaju se u dva smjera, tvoreći dvije višestruke veze. Ova klasa ugljikovodika karakterizirana je sp-hibridnim stanjem ugljikovog atoma.

vrste hibridizacije atoma u molekulama

zaključak

Definiranjem vrste hibridizacije u molekuli može se objasniti struktura različitih anorganskih i organskih tvari, te se mogu predvidjeti moguća kemijska svojstva određene tvari.