Koncepcja hybrydyzacja definiuje się jako proces łączenia dwóch orbitali atomowych w celu utworzenia nowego typu orbitali zhybrydyzowanych. To mieszanie zazwyczaj skutkuje utworzeniem orbitali hybrydowych o zupełnie różnych energiach, kształtach i tak dalej. Hybrydyzację przeprowadza się głównie za pomocą orbitali atomowych o tym samym poziomie energii. Jednak zarówno w pełni zapełnione, jak i w połowie zapełnione orbitale mogą brać udział w tym procesie, jeśli ich energie są równe. Koncepcja hybrydyzacji jest rozszerzeniem teorii wiązań walencyjnych, która pomaga nam zrozumieć powstawanie wiązań, energie wiązań i długości wiązań.

Co to jest hybrydyzacja?

Kiedy dwa orbitale atomowe łączą się, tworząc orbital hybrydowy w cząsteczce, energia orbitali poszczególnych atomów jest redystrybuowana, tworząc orbitale o równoważnej energii. Nazywa się to hybrydyzacją.

Orbitale atomowe o porównywalnych energiach są mieszane ze sobą podczas procesu hybrydyzacji, który najczęściej polega na połączeniu dwóch orbitali lub dwóch orbitali „p” lub zmieszaniu orbitalu „s” z orbitalem „p” oraz „s” orbital z orbitalem „d”.

Orbitale hybrydowe to nowe orbitale powstałe w wyniku tego procesu. Co ważniejsze, orbitale hybrydowe można wykorzystać do wyjaśnienia właściwości wiązań atomowych i geometrii molekularnej. Na przykład węgiel tworzy cztery pojedyncze wiązania, w których orbital s powłoki walencyjnej łączy się z trzema orbitalami p powłoki walencyjnej. Ta kombinacja generuje cztery równoważne sp³mieszaniny. Zostaną one ułożone w czworościenny wzór wokół węgla, który jest związany z czterema różnymi atomami.

najpiękniejszy uśmiech

Etapy określania rodzaju hybrydyzacji

Aby zrozumieć rodzaj hybrydyzacji w atomie lub jonie, należy przestrzegać następujących zasad.

1. Najpierw określ całkowitą liczbę elektronów walencyjnych zawartych w atomie lub jonie.
2. Następnie policz liczbę samotnych par przyłączonych do tego atomu lub jonu.
3. Teraz liczbę wymaganych orbitali można obliczyć, dodając liczbę dupleksów lub oktetów i liczbę wolnych par elektronów.
4. Należy zauważyć, że geometria orbitali w atomach lub jonach jest inna, gdy nie ma samotnej pary elektronów.

Cechy hybrydyzacji

• Hybrydyzacja zachodzi pomiędzy orbitalami atomowymi o równych energiach.
• Liczba utworzonych orbitali hybrydowych jest równa liczbie mieszających się orbitali atomowych.
• Nie jest wymagane, aby wszystkie orbitale w połowie wypełnione brały udział w hybrydyzacji. Mogą w nich uczestniczyć nawet orbitale całkowicie wypełnione, ale o nieco zróżnicowanej energii.
• Hybrydyzacja zachodzi tylko podczas tworzenia wiązania, a nie w pojedynczym atomie gazowym.
• Jeśli znana jest hybrydyzacja cząsteczki, można przewidzieć jej kształt.
• Większy płat orbitalu hybrydowego jest zawsze dodatni, podczas gdy mniejszy płat po przeciwnej stronie jest zawsze ujemny.

Typy hybrydyzacji

Hybrydyzację można sklasyfikować jako sp³, sp², sp., sp³d, sp³D²lub sp³D³w oparciu o rodzaje orbitali biorących udział w mieszaniu.

sp Hybrydyzacja

Dzieje się tak, gdy jeden orbital s i jeden p w głównej powłoce atomu łączą się, tworząc dwa nowe równoważne orbitale. Nowo utworzone orbitale są znane jako orbitale zhybrydyzowane sp. Wytwarza cząsteczki liniowe pod kątem 180°. Polega to na połączeniu własnego orbitalu i jednego orbitalu „p” o równej energii w celu wytworzenia nowego orbitalu hybrydowego, znanego jako orbital zhybrydyzowany sp.

• Nazywa się to również hybrydyzacją diagonalną.
• Każdy zhybrydyzowany orbital sp zawiera taką samą liczbę znaków s i p.
• Wszystkie związki berylu, takie jak BeF₂, Dobrze₂i BeCl₂, to przykłady.

sp²Hybrydyzacja

Dzieje się tak, gdy jeden orbital s i dwa p powłoki tego samego atomu łączą się, tworząc trzy równoważne orbitale. Nowo utworzone orbitale są znane jako sp²orbitale hybrydowe. Nazywa się ją również hybrydyzacją trygonalną. Polega na połączeniu własnego orbitalu z dwoma orbitalami „p” o równej energii w celu stworzenia nowego orbitalu hybrydowego znanego jako sp². Mieszanina symetrii trygonalnej orbitali s i p jest utrzymywana w temperaturze 120 stopni. Wszystkie trzy orbitale hybrydowe pozostają w tej samej płaszczyźnie i tworzą ze sobą kąt 120°.

• Każdy utworzony orbital hybrydowy ma 33,33% i 66,66% znaku „p”.
• Cząsteczki o trójkątnym, płaskim kształcie mają centralny atom, który jest połączony z trzema innymi atomami i ma sp²hybrydyzowane. Przykładami są związki boru.

sp³Hybrydyzacja

Kiedy jeden orbital „s” i trzy orbitale „p” z tej samej powłoki atomu łączą się, tworząc cztery nowe równoważne orbitale, hybrydyzacja jest znana jako hybrydyzacja tetraedryczna lub sp³. Nowo utworzone orbitale są znane jako sp³orbitale hybrydowe. Są one skierowane w cztery rogi czworościanu foremnego i tworzą między sobą kąt 109°28′.

• Sp³Orbitale hybrydowe tworzą kąt 109,28 stopnia.
• Każdy orbital hybrydowy ma 25% charakteru s i 75% charakteru p.
• Etan i metan to dwa przykłady.

sp³d Hybrydyzacja

Mieszanie orbitali 1s, orbitali 3p i orbitali 1d daje w wyniku 5 zhybrydyzowanych orbitali sp3d o równej energii. Ich geometria jest dwupiramidalna trygonalna. Połączenie orbitali s, p i d skutkuje trygonalną symetrią bipiramidalną. Orbitale równikowe to trzy orbitale hybrydowe, zorientowane względem siebie pod kątem 120° i leżące w płaszczyźnie poziomej.

• Pozostałe dwa orbitale, zwane orbitalami osiowymi, znajdują się w płaszczyźnie pionowej pod kątem 90 stopni do orbitali równikowych.
• Na przykład hybrydyzacja w pięciochlorku fosforu (PCl₅).

sp³D² Hybrydyzacja

Kiedy orbitale 1s, 3p i 2d łączą się, tworząc 6 identycznych sp³D²orbitale hybrydowe, hybrydyzacja nazywana jest sp³D²Hybrydyzacja. Te siedem orbitali wskazuje narożniki ośmiościanu. Są one nachylone względem siebie pod kątem 90 stopni.

konwersja ciągu znaków na liczbę całkowitą

sp³D³Hybrydyzacja

Posiada orbitale 1s, 3p i 3d, które łączą się, tworząc 7 identycznych sp³D³orbitale hybrydowe. Te siedem orbitali wskazuje na narożniki pięciokątnej bipiramidy. np. JEŚLI₆.

Kształty hybrydyzacji

Liniowy: hybrydyzacja sp jest spowodowana oddziaływaniem grup dwuelektronowych; kąt orbity wynosi 180°. Planarny trygonalny: zaangażowane są trzy grupy elektronów, w wyniku czego powstaje sp²hybrydyzacja; orbitale są od siebie oddalone o 120°. Tetraedryczny: zaangażowane są cztery grupy elektronowe, w wyniku czego powstaje sp³hybrydyzacja; kąt orbity wynosi 109,5 °. Dwupiramid trygonalny: zaangażowanych jest pięć grup elektronowych, w wyniku czego powstaje sp³d hybrydyzacja; kąty orbity wynoszą 90° i 120°. Oktaedryczny: zaangażowanych jest sześć grup elektronowych, w wyniku czego powstaje sp³D²hybrydyzacja; orbitale są od siebie oddalone o 90°.

Często zadawane pytania na Hybrydyzacja

Pytanie 1: Który orbital hybrydowy, spośród sp, sp2 i sp3, jest bardziej elektroujemny?

Odpowiedź:

Procent znaku s w sp, sp²i sp³węgiel zhybrydyzowany wynosi odpowiednio 50%, 33,33% i 25%. Ze względu na kulisty kształt orbitalu s, jest on przyciągany równomiernie ze wszystkich kierunków przez jądro. W rezultacie orbital hybrydowy ze znakiem s będzie bliżej jądra, a zatem będzie bardziej elektroujemny. W rezultacie węgiel zhybrydyzowany sp jest najbardziej elektroujemny.

Pytanie 2: Czym są orbitale hybrydowe?

Odpowiedź:

pusta lista java

Orbitale hybrydowe powstają w wyniku połączenia standardowych orbitali atomowych i powstania nowych orbitali atomowych.

Pytanie 3: Jakich jest pięć kształtów hybrydyzacji?

podstawy selenu

Odpowiedź:

Liniowy, trygonalny planarny, czworościenny, trygonalny bipiramidalny i oktaedryczny to pięć podstawowych kształtów hybrydyzacji.

Pytanie 4: Dlaczego cząsteczka amidu wygląda jak sp³hybrydyzowany, ale jest sp²?

Odpowiedź:

Jeśli atom jest otoczony przez dwa lub więcej orbitali p lub ma samotną parę zdolną do wskoczenia na orbital p, ogólny proces hybrydyzacji ulegnie zmianie. W rezultacie w przypadku cząsteczki amidu samotna para wchodzi na orbital p, w wyniku czego powstają trzy sąsiednie równoległe orbitale p.

Pytanie 5: Jaka jest reguła Benta?

Odpowiedź:

Centralny atom połączony z wieloma grupami w cząsteczce będzie hybrydyzował, powodując, że orbitale o bardziej charakterze s będą skierowane w stronę grup elektrododatnich, a orbitale o większym charakterze p będą skierowane w stronę grup elektroujemnych.