Czym jest teoria hybrydyzacji orbitalnej? + Przykład

Czym jest teoria hybrydyzacji orbitalnej? + Przykład
Anonim

Hybrydyzacja orbitalna to koncepcja mieszania orbitali atomowych w celu utworzenia nowej orbitale hybrydowe. Te nowe orbitale mają różne energie, kształty itp. Niż oryginalne orbitale atomowe. Nowe orbitale mogą się wówczas nakładać, tworząc wiązania chemiczne.

Przykładem jest hybrydyzacja atomu węgla w metanie, CH. Wiemy, że wszystkie cztery wiązania C-H w metanie są równoważne. Wskazują one narożniki czworościanu regularnego o kątach wiązań 109,5 °.

Zatem węgiel musi mieć cztery orbitale o prawidłowej symetrii, aby wiązać się z czterema atomami wodoru.

Konfiguracja stanu podstawowego atomu węgla wynosi # 1s ^ 2 2s ^ 2 2p_x2p_y #.

Możemy zobaczyć tę konfigurację po lewej stronie powyższego diagramu.

Atom węgla może użyć dwóch pojedynczo zajętych orbitali p, tworząc dwa wiązania kowalencyjne z dwoma atomami wodoru, uzyskując · CH ·. To nie jest metan.

Atom węgla może również wzbudzać elektron z orbity 2s do pustego orbitalu 2p, jak w przerywanej linii powyżej. Daje to cztery pojedynczo zajęte orbitale.

Wiązania C-H utworzone przez zachodzenie na siebie trzech orbitali 2p miałyby kąty wiązania 90 °. Wiązanie C-H utworzone przez nakładanie się z orbitą 2s byłoby pod innym kątem. To nie jest struktura metanu.

Jeśli orbitale 2s i 2p są matematycznie wymieszane („zhybrydyzowane”), otrzymamy cztery nowe równoważne orbitale sp³. Matematyka przewiduje, że kąty wiązań będą wynosić 109,5 ° - dokładnie to, co widzimy w metanie.

Energia uwalniana przez tworzenie czterech wiązań nadmiernie kompensuje wymaganą energię wzbudzenia. Zatem tworzenie czterech wiązań C-H jest energetycznie faworyzowane.

Mam nadzieję że to pomoże.