No oglekļa hibridizācija ietver no diviem tīriem atomu orbitāļu kombināciju, lai izveidotu jaunu molekulāro orbītas "hybrid" ar savām īpašībām. Atomiskās orbītas jēdziens sniedz labāku skaidrojumu nekā iepriekšējais orbītas jēdziens, lai tuvinātu to, kur ir lielāka varbūtība atrast elektronu atomā.

Citiem vārdiem sakot, atomu orbitāle ir kvantu mehānikas attēlojums, lai sniegtu priekšstatu par elektronu vai elektronu pāri novietojumu noteiktā atoma apgabalā, kur katra orbīta ir noteikta atbilstoši tās skaitļu vērtībām. kvantu.

Kvantu skaitļi apraksta sistēmas (piemēram, atoma iekšpusē esošā elektrona) stāvokli noteiktā brīdī caur elektronam piederošo enerģiju (n), leņķisko impulsu, ko tas apraksta savā kustībā (l), ar to saistīto magnētisko momentu (m) un elektrona griešanās, pārvietojoties atomā (-os).

Šie parametri ir unikāli katram orbitāla elektronam, tāpēc diviem elektroniem nevar būt tieši vienādas četru kvantu skaitļu vērtības, un katru orbitāli var aizņemt ne vairāk kā divi elektroni.

Kas ir oglekļa hibridizācija?

Lai aprakstītu oglekļa hibridizāciju, jāņem vērā, ka katras orbītas īpašības (tās forma, enerģija, lielums utt.) Ir atkarīgas no katra atoma elektroniskās konfigurācijas.

Tas ir, katras orbītas raksturojums ir atkarīgs no elektronu izvietojuma katrā "apvalkā" vai līmenī: no tuvākā kodolam līdz attālākajam, ko sauc arī par valences apvalku.

Elektroni visattālākajā līmenī ir vienīgie, kas pieejami, lai izveidotu saiti. Tāpēc, veidojot ķīmisku saiti starp diviem atomiem, rodas divu orbitāļu (viena no katra atoma) pārklāšanās vai superpozīcija, un tas ir cieši saistīts ar molekulu ģeometriju.

Kā jau minēts iepriekš, katru orbitāli var piepildīt ne vairāk kā ar diviem elektroniem, taču jāievēro Aufbau princips, ar kura palīdzību orbitāles piepilda atbilstoši viņu enerģijas līmenim (no mazākā līdz lielākajam), kā parādīts redzams zemāk:

Tādā veidā vispirms tiek piepildīts 1 s līmenis, pēc tam 2 s, kam seko 2 p un tā tālāk, atkarībā no tā, cik elektronu ir atomā vai jonā.

Tādējādi hibridizācija ir parādība, kas atbilst molekulām, jo ​​katrs atoms var dot tikai tīru atomu orbitāles (s, p, d, f) un divu vai vairāku atomu orbitāļu apvienojuma dēļ vienāds daudzums hibrīdas orbitāles, kas ļauj sasaistīt elementus.

Galvenie veidi

Atomu orbitālei ir dažādas formas un telpiskās orientācijas, to sarežģītība palielinās, kā parādīts zemāk:

Tiek novērots, ka ir tikai viens orbitāla tips (sfēriska forma), trīs p orbitāla veidi (lobulāra forma, kur katra daiva ir orientēta uz telpisko asi), pieci d orbitāla veidi un septiņi f orbitāles veidi, kur katrs tips orbītā ir tieši tāda pati enerģija kā šāda veida enerģijā.

Oglekļa atomā tā pamat stāvoklī ir seši elektroni, kuru konfigurācija ir 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Tas ir, tiem vajadzētu aizņemt līmeni 1 s (divi elektroni), 2 s (divi elektroni) un daļēji 2 p. (divi atlikušie elektroni) saskaņā ar Aufbau principu.

Tas nozīmē, ka oglekļa atomā 2 p orbitālē ir tikai divi nepāra elektroni, taču tādējādi nav iespējams izskaidrot metāna (CH ₄ ) molekulas vai citu sarežģītāku molekulas veidošanos vai ģeometriju .

Tātad, lai veidotu šīs saites, ir nepieciešama s un p orbitālu hibridizācija (oglekļa gadījumā), lai radītu jaunus hibrīdas orbitāles, kas izskaidro pat divkāršās un trīskāršās saites, kur elektroni iegūst visstabilāko konfigurāciju molekulu veidošanai. .

Sp hibridizācija

Sp ³ hibridizācija sastāv no četru "hibrīdu" orbitāļu veidošanās no tīras 2s, 2p _x , 2p _y un 2p _z orbitāles .

Tādējādi notiek 2. līmeņa elektronu pārkārtošana, kur četru saišu veidošanai ir pieejami četri elektroni un tie ir izvietoti paralēli, lai tiem būtu mazāk enerģijas (lielāka stabilitāte).

Kā piemēru var minēt etilēna molekulu (C ₂ H ₄ ), kuras saites veido 120 ° leņķi starp atomiem un piešķir tai plakanu trigonālo ģeometriju.

Šajā gadījumā tiek veidotas CH un CC vienotās saites (sp ² orbitāļu dēļ ) un CC divkāršās saites (p orbitāles dēļ), lai veidotu visstabilāko molekulu.

Sp hibridizācija

Izmantojot sp ² hibridizāciju , no tīras 2s orbitāles tiek ģenerēti trīs "hibrīdi" orbitāles un trīs tīras 2p orbitāles. Turklāt tiek iegūta tīra p orbitāle, kas piedalās divkāršās saites (saukta par pi: "π") veidošanā.

Kā piemēru var minēt etilēna molekulu (C ₂ H ₄ ), kuras saites veido 120 ° leņķi starp atomiem un piešķir tai plakanu trigonālo ģeometriju. Šajā gadījumā tiek veidotas CH un CC vienotās saites (sp ² orbitāļu dēļ ) un CC divkāršās saites (p orbitāles dēļ), lai veidotu stabilāko molekulu.