Anglies hibridizacija: ką sudaro, tipai ir savybės

Anglies hibridizacija apima dviejų grynų atominių orbitų derinį, kad būtų sukurta nauja „hibridinė“ molekulinė orbita su savo savybėmis. Atominės orbitos sąvoka suteikia geresnį paaiškinimą nei ankstesnė orbitos koncepcija, siekiant nustatyti, kur yra didesnė tikimybė rasti elektroną atomo viduje.

Kitaip tariant, atominė orbita yra kvantinės mechanikos pavaizdavimas, kad būtų galima suprasti elektrono arba elektronų poros padėtį tam tikroje atomo zonoje, kur kiekviena orbita yra apibrėžta pagal jo skaičių reikšmes kvantinis

Kvantiniai skaičiai apibūdina sistemos būklę (pvz., Elektrono atomą) tam tikru momentu, naudojant elektronui priklausančią energiją (n), kampinį momentą, kurį jis apibūdina savo judėjime (l), magnetinį momentą, susijusį su (m) ir elektrono sukimas judant atomo (-ų) viduje.

Šie parametrai yra unikalūs kiekvienam elektronui orbitoje, todėl du elektronai negali turėti vienodų keturių kvantinių skaičių verčių, o kiekvienas orbitas gali užimti ne daugiau kaip du elektronus.

Kas yra anglies hibridizacija?

Norint apibūdinti anglies hibridizaciją, reikia atsižvelgti į tai, kad kiekvienos orbitos savybės (jos forma, energija, dydis ir tt) priklauso nuo kiekvieno atomo elektroninės konfigūracijos.

Tai reiškia, kad kiekvienos orbitos charakteristikos priklauso nuo elektronų išdėstymo kiekviename „sluoksnyje“ arba lygmenyje: nuo artimiausio prie šerdies iki tolimiausio, taip pat žinomo kaip valentinis apvalkalas.

Atokiausio lygio elektronai yra vieninteliai, galintys sudaryti ryšį. Todėl, kai tarp dviejų atomų susidaro cheminė jungtis, susidaro dviejų orbitų (vienas iš kiekvieno atomo) persidengimas arba persidengimas, kuris yra glaudžiai susijęs su molekulių geometrija.

Kaip minėta pirmiau, kiekviena orbita gali būti užpildyta ne daugiau kaip dviem elektronais, tačiau turi būti laikomasi Aufbau principo, pagal kurį orbitos užpildomos pagal jų energijos lygį (nuo mažiausio iki didžiausio), kaip rodo toliau:

Tokiu būdu pirmiausia užpildomas 1- asis lygis, tada 2 s, po to - 2 p ir tt, priklausomai nuo to, kiek elektronų yra atomas arba jonas.

Taigi, hibridizacija yra reiškinys, atitinkantis molekules, nes kiekvienas atomas gali suteikti tik grynąsias atomines orbitales ( s, p, d, f ) ir dėl dviejų ar daugiau atominių orbitų derinio tokio paties kiekio. hibridinės orbitos, leidžiančios susieti elementus.

Pagrindiniai tipai

Atominės orbitos turi skirtingas formas ir erdvines orientacijas, didėjančias sudėtingumą, kaip parodyta toliau:

Pastebėta, kad yra tik vienas orbitos tipas (sferinė forma), trijų tipų p orbitinė (lobinė forma, kur kiekvienas skiltelis yra orientuotas į erdvinę ašį), penkių tipų d orbitiniai ir septyni f orbitiniai tipai, kur kiekvienas tipas yra Orbital yra lygiai tokia pati energija, kaip ir jos klasėje.

Anglies atomas jo pagrindinėje būsenoje turi šešis elektronus, kurių konfigūracija yra 1 s 22 s 22 p 2. Tai reiškia, kad jie turėtų užimti 1 s (du elektronai), 2 s (du elektronai) ir iš dalies 2p (elektronai) lygį. du likusius elektronus) pagal Aufbau principą.

Tai reiškia, kad anglies atomas turi tik du nesuporuotus elektronus 2 p orbitoje, tačiau tokiu būdu neįmanoma paaiškinti metano molekulės (CH4) ar kitų sudėtingesnių.

Taigi, norint sukurti šias sąsajas, jums reikia s ir p orbitų hibridizacijos (anglies atveju), kad būtų sukurtos naujos hibridinės orbitos, kurios paaiškina net dvigubąsias ir trigubąsias jungtis, kur elektronai įgyja pačią stabiliausią konfigūraciją formuojant molekulių.

Hibridizacija sp3

SP3 hibridizacija susideda iš keturių „hibridinių“ orbitų susidarymo iš gryno 2s, 2p _x, 2p _ir ir 2p _z orbitalių.

Taigi, mes turime 2-ojo lygio elektronų perskirstymą, kur yra keturi elektronai keturių ryšių formavimui, ir jie lygiagrečiai užsakomi mažiau energijos (didesnis stabilumas).

Pavyzdžiui, etileno molekulė (C2H4), kurios ryšiai tarp atomų sudaro 120 ° kampus ir suteikia plokščią trigoninę geometriją.

Tokiu atveju sukuriamos paprastos CH ir CC obligacijos (dėl sp 2 orbitalių) ir dviguba CC jungtis (dėl p orbitos), siekiant sukurti stabiliausią molekulę.

Hibridizacija sp2

Per sp2 hibridizaciją trys „hibridinės“ orbitos sukuriamos iš gryno 2s orbitos ir trijų grynų 2p orbitų. Be to, gaunamas grynas p orbitas, kuris dalyvauja formuojant dvigubą ryšį (vadinamas pi: "π").

Pavyzdžiui, etileno molekulė (C2H4), kurios ryšiai tarp atomų sudaro 120 ° kampus ir suteikia plokščią trigoninę geometriją. Tokiu atveju sukuriamos paprastos CH ir CC obligacijos (dėl sp2 orbitų) ir dviguba CC jungtis (dėl p orbitos), kad būtų sukurta stabiliausia molekulė.

Spibridizuojant dvi grynos „hibridinės“ orbitos sukuriamos iš gryno 2s orbitos ir trijų grynų 2p orbitų. Tokiu būdu suformuojamos dvi grynosios p orbitos, kurios dalyvauja formuojant trigubą jungtį.

Šio tipo hibridizacijai pavyzdys pateikiamas acetileno molekulė (C2H2), kurios jungtys sudaro 180 ° kampus tarp atomų ir suteikia linijinę geometriją.

Šiai struktūrai yra paprastos CH ir CC sąsajos (dėl sp orbitalių) ir trigubos CC nuorodos (ty dvi pi nuorodos dėl p orbitalių), kad gautumėte konfigūraciją su mažiausiu elektroniniu atbaidymu.