Makipag-usap tayo tungkol sa kung paano matukoy ang uri ng hybridization, pati na rin isaalang-alang ang geometric na istraktura ng molekula.

Ang kasaysayan ng paglitaw ng termino

Sa simula ng ikadalawampu siglo, ipinanukala ni L. Pingingl ang teorya ng geometry ng mga molecule na may covalent bond. Ang magkasanib na elektronikong ulap ay kinuha bilang batayan para sa pagbuo ng komunikasyon. Ang pamamaraan ay nagsimulang tinatawag na valence bonds. Paano matukoy ang uri ng hybridization ng mga atomo sa mga koneksyon? Ang may-akda ng teorya na inaalok na isaalang-alang ang paghahalo hybrid Orbitals..

Kahulugan

Upang maunawaan kung paano matukoy ang uri ng hybridization sa mga koneksyon, susuriin natin ang nagpapahiwatig ng terminong ito.

Ang hybridization ay paghahalo ng mga electronic orbital. Ang prosesong ito ay sinamahan ng pamamahagi ng enerhiya sa kanila, sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang form. Depende sa kung saan ang S- at P-orbitals ay halo-halong, ang uri ng hybridization ay maaaring naiiba. Sa organic compounds, ang carbon atom ay maaaring umiiral sa estado SP2, SP3. Marami pa kumplikadong mga form.Bilang karagdagan sa SP, ang mga D-Orbital ay kasangkot.

Mga panuntunan para sa pagkakakilanlan ng mga inorganikong sangkap sa mga molecule

Posible upang makilala ang pagpipiliang hybridization para sa mga compound na may covalent chemical bond na may isang uri ng wua. A ay ang pangunahing atom, sa ligand, P ay ang bilang mula sa dalawa at mas mataas. Sa ganitong sitwasyon, ang mga orbital lamang ng valence ng pangunahing atom ay papasok sa hybridization.

Mga pamamaraan para sa pagtukoy

Makipag-usap sa detalye kung paano matukoy ang uri ng hybridization. Sa isang kemikal na kahulugan, ang terminong ito ay nagpapahiwatig ng pagbabago sa enerhiya at anyo ng orbital. Mayroong katulad na proseso sa mga kaso kung saan ginagamit ang mga elektron upang bumuo ng komunikasyon, na nabibilang sa iba't ibang uri.

Upang maunawaan kung paano matukoy ang uri ng hybridization, isaalang-alang ang molekula ng methane. Ang sangkap na ito Siya ang unang kinatawan ng homologous serye ng saturated (limit) hydrocarbons. Sa espasyo ng molekula ng CH4 ay isang tetrahedron. Ang tanging carbon atom ay bumubuo ng isang bono na may hydrogen, katulad sa enerhiya at haba. Upang mabuo ang mga hybrid na ulap, ang tatlong elektron ng R- at One Es ay ginagamit.

Ang apat na ulap ay halo-halong, at ang apat na magkaparehong (hybrid) species na may anyo ng hindi tamang walong ay nangyayari. Tawagan ang ganitong uri ng hybridization SP3. Ang lahat ng mga hydrocarbons na kung saan lamang simple (solong) komunikasyon ay characterized sa pamamagitan ng tulad ng isang uri ng hydridization ng carbon atom. Ang anggulo ng valence ay 109 degrees ng 28 minuto.

Ipagpatuloy natin ang pag-uusap kung paano matukoy ang uri ng hybridization. Ang mga halimbawa ng ethylene row ay nagbibigay ng ideya ng SP2 hybridization. Halimbawa, sa molekula ng ethylene ng apat sa pagbuo ng isang kemikal na bono, tatlo lamang ang ginagamit. Ang natitirang nonhybrid P-elektron ay papunta sa pagbuo ng isang double bond.

Ang acetylene ang pinakasimpleng kinatawan ng klase ng SPN2P-2. Ang isang tampok ng klase ng hydrocarbons ay ang pagkakaroon ng triple bond. Sa apat na electron ng valence ng carbon atom, dalawa lamang ang nagbago ng kanilang hugis at enerhiya, nagiging hybrid. Ang dalawang natitirang mga elektron ay nakikibahagi sa pagbuo ng dalawang double bond, na tinutukoy ang unsaturated character ng ganitong uri ng organic compounds.

Konklusyon

Isinasaalang-alang ang tanong tungkol sa organic at para sa hybridization, ang equalization ng kanilang enerhiya at ang form ay nagaganap. Ang elektron, na matatagpuan malapit sa core ng konektado atom, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng orbital, na nagtataglay ng parehong impormasyon tungkol sa uri ng hybridization ginagawang posible upang suriin mga katangian ng kemikal Mga sangkap.

Hybridization. - Ito ang kababalaghan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga orbital ng molekular na malapit sa enerhiya at pagkakaroon mga karaniwang elemento Mahusay na simetrya, na may mas mababang enerhiya hybrid orbital.

Ang mas ganap na elektronikong ulap na nakikilahok sa kemikal na bono ay magkakapatong sa espasyo, ang mga electron ay nasa lugar ng overlap at pakikipag-usap, at mas malakas ang kemikal na bono sa pagitan ng mga atomo na ito

Minsan ang koneksyon sa pagitan ng mga atom ay mas malakas kaysa ito ay maaaring inaasahan batay sa pagkalkula. Ipinapalagay na ang atomic orbital ay tumatagal ng form na nagbibigay-daan ito upang maging mas ganap na magkakapatong sa orbital ng kalapit na atom. Ang atomic orbital ay maaaring baguhin ang hugis nito sa pamamagitan lamang ng pagsasama sa iba pang mga atomic orbital ng iba pang mahusay na simetrya ng parehong atom. Bilang resulta ng kumbinasyon ng iba't ibang orbital (s, p, d), ang mga bagong atomic orbital ng intermediate form ay nagmumula, na tinatawag hybrid .

Restructuring ng iba't ibang mga atomic orbital sa bagong orbital, na-average sa form na tinatawag hybridization. .

Ang bilang ng mga hybrid na orbital ay katumbas ng bilang ng pinagmulan.Kaya, may isang kumbinasyon ng S at P-Orbitals (SP-hybridization), dalawang hybrid orbital ang lumitaw, na nakatuon sa isang anggulo ng 180 ° sa bawat isa, Fig.3, talahanayan. 5 at 6.

(S + p) - dalawang sp - orbital dalawang sp-hybrid.

orbital.

Figure 3 - SP - hybridization ng valence orbital.

Table 6 - Edukasyon ng Hybrid Orbital.

Talahanayan 7 - Ang pagbuo ng ilang mga molecule v at vi panahon

Ang mga kemikal na bono na nabuo sa pamamagitan ng mga electron ng hybrid orbitals, naayos na kasama ang paglahok ng mga electron ng mga di-hybrid na orbital, dahil kapag hybridization, ang overlap ay nangyayari sa higit sa. Hybrid orbital form lamang S-Communication..

Ang mga orbital na may katulad na energies ay maaaring ipailalim sa hybridization.Atoms na may isang maliit na halaga, ang singil ng nucleus para sa hybridization ay angkop lamang s- at r -orbital. Ito ay pinaka-katangian ng mga elemento ng ikalawang panahon II - VI grupo, talahanayan. 6 at 7.

Sa mga grupo mula sa itaas hanggang sa ibabasa isang pagtaas sa radius ng atom, ang kakayahang bumuo ng mga covalent bond ay nagpapahina, ang pagkakaiba sa mga energies ng S - at P-electron ay nagdaragdag, ang posibilidad ng kanilang hybridization ay bumababa.

Ang mga elektronikong orbital na kasangkot sa pagbuo ng mga bono, at ang kanilang spatial orientation ay tumutukoy sa geometric na hugis ng mga molecule.

Linear na hugis ng mga molecule. Ang mga compound na may isang linear na anyo ng mga molecule ay nabuo kapag nagsasapawan:

1. Dalawang S- Orbitals (komunikasyon): H 2, NA 2, K 2, atbp.

2. S - at P-Orbitals (S - R komunikasyon): NS1, HBR, atbp.

3. Dalawang Komunikasyon (P - R komunikasyon): F 2, C1 2, BR 2, atbp.

s-S S-P RR.

Figure 4 - linear molecules.

Ang linear na hugis ng mga molecule ay bumubuo rin ng mga atom ng ilang mga elemento ng mga grupo na may mga atomo ng hydrogen o halogen (veins 2, vegan 2, zng 2). Isaalang-alang ang pagbuo ng timbang molecules1 2. Ang Beryllium atom sa nasasabik na estado ay may dalawang di-kanais-nais na mga elektron (2s l at 2p 1), samakatuwid, ang SP-hybridization ay nangyayari, kung saan ang dalawang orbital ng SP-hybrid ay nabuo, na matatagpuan sa bawat isa sa isang anggulo ng 180 ° (tingnan ang Orbital hybridization). Kapag ang beryllium ay nakikipag-ugnayan sa mga halogens, nagaganap ito ng magkasanib na dalawang sp-hybrid orbital beryllium atoms na may P-orbital ng dalawang atoms ng murang luntian, ang nagreresultang linear molecule ay nabuo, fig. lima.

Figure 5 - Linear Becl 2 Molecule.

Triangular na hugis ng mga molecule nagaganap sa pagbuo ng boron halides, aluminyo. Ang nasasabik na Bot Atom ay may tatlong unpaired na mga elektron (2s 1 at 2r 2), kapag ang mga kemikal na bono ay nabuo, ang SP 2-hybridization ay nangyayari at tatlong SP 2 ay nabuo - orbital ng Hybirida, na kasinungalingan sa parehong eroplano at nakatuon sa bawat isa sa isang anggulo ng 120 °, Fig. 6.

(S + p + p) - tatlong sp 2 - hybrid

orbital orbital.

Figure 6 - SP 2 -hypebridization ng valence orbital (a) at

triangular hole molecule 3 (b)

Sa pakikipag-ugnayan ni Boron na may murang luntian, ang tatlong SR 2-hybrid orbital ng Boron Atom na may P-orbital ng tatlong atoms ng murang luntian ay nangyayari, bilang isang resulta, ang isang molekula ay nabuo na may isang form ng isang flat tatsulok. Ang anggulo ng valence sa sll 3 molecule ay 120 °.

Tetrahedral form ng molecule. ito ay katangian ng mga compounds ng IV elemento ng pangunahing subgroup na may halogens, hydrogen. Kaya, ang Carbon Atom sa nasasabik na estado ay may apat na di-angkop na mga elektron (2S 1 at 2R 3) samakatuwid, ang SP-hybridization ay nangyayari, kung saan ang apat na hybrid orbital ay nabuo, na matatagpuan sa bawat isa sa isang anggulo ng 109.28 °, Fig. 7.

(S + p + p + p) - apat na sp 3 -hybrid

orbital orbital.

Figure 7 - SP 3-hybridization ng valence orbital (a) at

tetrahedral ch 4 molecule (b)

Sa pamamagitan ng overlapping ng apat na sp 3-hybrid orbital ng carbon atom at ang mga S-orbital ng apat na atoms ng hydrogen, ang molekula ng methane ay nabuo, na may form na tetrahedron. Ang anggulo ng valence ay 109.28 °.

Itinuturing geometric forms. Ang mga molecule (linear, triangular, tetrahedral) ay perpekto(GILESPI RULE).

Sa kaibahan sa mga compound sa itaas ng mga molecule ng mga elemento v at vi grupo ng mga pangunahing subgroup, valence valtous pares ng mga electron mayroon, kaya ang mga sulok sa pagitan ng mga bono ay mas maliit kumpara sa perpektong molecules.

Pyramidal hugis ng mga molecule may isang lugar sa pagbuo ng hydrogen compounds ng mga elemento v mga grupo ng pangunahing subgroup. Sa pagbuo ng isang kemikal na bono, halimbawa, sa isang atom ng nitrogen, pati na rin sa carbon atom, ang SP 3-hybridization ay nangyayari at ang apat na sp 3-hybrid orbital ay nabuo, na nakatuon sa isang anggulo ng 109.28 sa bawat isa . Ngunit sa kaibahan sa carbon atom. ang nitrogen atom sa hybridization ay kasangkot hindi lamang isang-electronic orbitals(2p 3), ngunit dalawang-elektron(2s 2). Samakatuwid, ng apat na sp 3-hybrid orbitalies sa tatlong ay isang elektron (one-electron orbital), ang mga koneksyon sa orbital form na may tatlong atoms ng hydrogen. Ang ika-apat na orbital na may isang nagmamartsa pares ng mga electron ay hindi lumahok sa pagbuo ng komunikasyon. Ang NH 3 molecule ay may hugis ng pyramid, bigas. walong.

Figure 8 - Pyramidal ammonia molecule.

Sa tuktok ng pyramid mayroong isang nitrogen atom, at sa mga anggulo (tatsulok) ng base - hydrogen atoms. Ang anggulo ng valence ay 107.3 °. Ang paglihis ng halaga ng anggulo mula sa Tetrahedral (109.28 °) ay dahil sa pag-urong sa pagitan ng lumalagong pares ng mga elektron sa ikaapat na 3-hybrid na orbital at umiiral na mga pares sa tatlong iba pang orbital, i.e. Ang SP 3-hybrid orbital na may iba't ibang pares ng mga elektron ay nagtatanggol sa direksyon ng tatlong natitirang N-H bond orbital, na binabawasan ang anggulo sa 107.3 °.

Alinsunod sa panuntunan ng Gillespi: Kung ang gitnang atom ay tumutukoy sa mga elemento ng ikatlo o kasunod na mga panahon, at ang mga dulo ng atom ay nabibilang sa mas kaunting electronegative elemento kaysa sa mga halogens, ang pagbuo ng mga link ay isinasagawa sa pamamagitan ng dalisay na R - Orbital at Valence angles maging 90 °, samakatuwid, sa nitrogen analogs (P, bilang, sb) hybridization ng mga orbital sa hydrogen compound molecules ay hindi sinusunod. Halimbawa, sa pagbuo ng isang phosphine molecule (PH 3), tatlong unpaired P Electrons (3s 2 at 3p 3) ay kasangkot, ang electronic orbital na matatagpuan sa tatlong magkaparehong patayong direksyon, at ang mga S-Electron ng tatlo hydrogen atoms. Ang mga komunikasyon ay matatagpuan kasama ang tatlong axes ng P-orbitals. Ang nagresultang molecule ay may, pati na rin ang mga molecule ng NN 3, isang pyramidal form, ngunit hindi katulad ng molekula ng NN 3, sa molekula ng PH 3, ang anggulo ng valence ay 93.3 °, at sa compounds Ash 3 at SBH 3 - ayon sa pagkakabanggit 91.8 at 91.3 °, Rice. 9 at tab. apat.

Figure 9 - Molecule PH 3.

Ang mahahalagang pares ng mga elektron ay maghawak ng isang hindi pa kapantay na Siberian.

Anggular hugis. Molecules. form hydrogen joints ng mga elemento ng VI Group ng pangunahing subgroup. Ang itinuturing na mga tampok ng pagbuo ng mga bono sa mga compound ng mga elemento ng mga grupo ay din katangian ng hydrogen compounds ng mga elemento ng Group VI. Kaya, sa molekula ng tubig, isang oxygen atom, pati na rin ang isang nitrogen atom, ay nasa isang estado ng SP 3-hybridization. Ng apat na sp 3-hybrid orbit sa dalawa ay isang elektron, ang mga orbital form na ito ay nabuo na may dalawang atoms ng hydrogen.

Ang iba pang apat sa apat na 3-hybrid orbital ay naglalaman ng pares ng singaw ng mga electron at hindi tumatanggap ng pakikilahok sa pagbuo ng komunikasyon.

H 2 o Molecule ay may isang angular na hugis, ang anggulo ng valence ay 104.5 °. Ang paglihis ng halaga ng anggulo mula sa tetrahedral ay higit na dahil sa pag-urong mula sa dalawang pansamantalang pares ng mga elektron, igos. 10.

Figure 10 - Angle Water Molecule.

Ang angular hugis ng mga molecule ay may H 2 S, H 2 se, H 2 te, lamang analogs ng oxygen Ang pagbuo ng mga koneksyon sa United N 2 E ay isinasagawa sa pamamagitan ng dalisay na P-Orbitals(GILESPI RULE), samakatuwid, ang mga anggulo ng valence ay "90 °. Kaya, sa mga molecule H 2 S, H 2 se, H 2 te, sila ay ayon sa pagkakabanggit 92; 91; 89.5 °.

Table 8 - Molecules ng hydrogen compounds ng mga elemento ng ika-2 na panahon

Ang hybridization ng Atomic Orbitals ay isang proseso na nagbibigay-daan sa iyo upang maunawaan kung paano binabago ng mga atom ang kanilang mga orbital sa pagbuo ng mga compound. Kaya kung ano ang hybridization, at kung anong uri ng mga uri ang umiiral?

Pangkalahatang katangian ng hybridization ng atomic orbitals.

Ang hybridization ng atomic orbitals ay isang proseso kung saan ang iba't ibang orbital ng central atom mix ay halo-halong, na nagreresulta sa parehong orbital sa kanilang mga katangian.

Ang hybridization ay nangyayari sa proseso ng pagbubuo ng covalent bond.

Ang hybrid orbital ay may posibilidad ng isang infinity sign o isang asymmetrical inverted walong stretch ang layo mula sa atomic nucleus. Ang form na ito ay tumutukoy sa mas malakas kaysa sa kaso ng purong atomic orbitals, magkasanib na hybrid orbital na may orbital (dalisay o hybrid) iba pang mga atoms at humahantong sa pagbuo ng mas matibay covalent bono.

Larawan. 1. Hybrid orbital appearance.

Sa unang pagkakataon, ang ideya ng hybridization ng atomic orbitals ay nagpapasa ng isang siyentipiko ng US L. Poling. Naniniwala siya chemical Communications. Ang atom ay may iba't ibang mga atomic orbital (s-, p-, d-, f-orbital), kung gayon ang resulta ay hybridization ng mga orbital na ito. Ang kakanyahan ng proseso ay ang mga atomic orbital ay nabuo mula sa iba't ibang orbital.

Mga uri ng hybridization ng atomic orbitals.

Mayroong ilang mga uri ng hybridization:

• . Ang ganitong uri ng hybridization ay nangyayari kapag ang isang s-orbital s-orbital ay halo-halong at isang p-orbital. Bilang isang resulta, ang dalawang full-fledged SP orbital ay nabuo. Ang mga orbital na ito ay matatagpuan sa atomic core sa isang paraan na ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 180 degrees.

Larawan. 2. SP-hybridization.

• sP2 hybridization.. Ang ganitong uri ng hybridization ay nangyayari kapag ang isang s-orbital at dalawang P-orbital ay halo-halong. Bilang resulta, tatlong hybrid orbital ang formulated, na matatagpuan sa isang eroplano sa isang anggulo ng 120 degrees sa bawat isa.
• . Ang ganitong uri ng hybridization ay nangyayari kapag ang isang s-orbital at tatlong P-orbital ay halo-halong. Bilang resulta, apat na full-fledged SP3 orbital ang nangyayari. Ang mga orbital na ito ay nakadirekta sa tuktok ng tetrahedron at matatagpuan sa bawat isa sa isang anggulo ng 109.28 degrees.

ang SP3 hybridization ay katangian ng maraming elemento, halimbawa, carbon atom at iba pang mga sangkap ng grupo IVA (CH 4, SIH 4, SIF 4, GEH 4, atbp.)

Larawan. 3. SP3 hybridization.

Mas kumplikadong mga uri ng hybridization sa paglahok ng D-orbital ng atoms ay posible rin.

Ano ang alam natin?

Ang hybridization ay isang kumplikadong proseso ng kemikal, kapag ang iba't ibang orbital atoms ay bumubuo ng parehong (katumbas) hybrid orbital. Ang unang teorya ng hybridization ay tininigan ng American L. Poling. Tatlong pangunahing uri ng hybridization ay nakikilala: SP-hybridization, SP2 hybridization, SP3 hybridization. Mayroon ding mga mas kumplikadong uri ng hybridization kung saan lumahok ang mga D-orbital.

Modelo ng carbon atom.

Ang valence electron ng carbon atom ay matatagpuan sa isang 2s orbital at dalawang 2R orbital. Ang 2p orbital ay matatagpuan sa isang anggulo ng 90 ° sa bawat isa, at ang 2s orbital ay may spherical symmetry. Kaya, ang lokasyon ng atomic orbital ng carbon sa espasyo ay hindi nagpapaliwanag ng paglitaw ng 109.5 °, 120 ° at 180 ° sa organic compounds ng valence angles.

Upang malutas ang kontradiksyon na ito, ipinakilala ang konsepto hybridization ng atomic orbitals. Upang maunawaan ang likas na katangian ng tatlong mga pagpipilian para sa disposisyon ng carbon atom, kailangan namin ang mga ideya tungkol sa tatlong uri ng hybridization.

Ang paglitaw ng konsepto ng hybridization ay obligado kami kay Linaus Pauling, maraming teorya ng komunikasyon ng kemikal.

Ang konsepto ng hybridization ay nagpapaliwanag kung paano binabago ng carbon atom ang mga orbital nito sa pagbuo ng mga compound. Sa ibaba ay isaalang-alang namin ang prosesong ito ng pagbabagong-anyo ng mga orbital ng postal. Dapat itong isipin na ang dismemberment ng proseso ng hybridization sa entablado o ang mga hakbang ay, sa katunayan, hindi hihigit sa isang mental reception na nagbibigay-daan sa iyo upang mas lohikal at ma-access ang konsepto. Gayunpaman, ang pagtatapos ng spatial orientation ng mga bono ng carbon atom, na kung saan kami ay magtatapos, ganap na tumutugma sa tunay na estado ng mga gawain.

Electronic configuration ng carbon atom higit sa lahat at nasasabik na estado

Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng electronic configuration ng carbon atom. Interesado lamang kami sa kapalaran ng mga electron ng valence. Bilang resulta ng unang hakbang, na tinatawag pagguloo. pag-promoteAng isa sa dalawang 2S electron ay gumagalaw sa isang libreng 2p orbital. Sa ikalawang yugto, ang proseso ng hybridization mismo ay nangyayari, na maaaring medyo conventionally imagined bilang isang halo ng isang S- at tatlong P-orbitals at ang pagbuo ng apat na bagong orbital ng mga ito, ang bawat isa ay nagpapanatili ng mga katangian ng S-orbital at tatlong-kapat - mga katangian ng P-orbital. Ang mga bagong orbital na ito ay may isang pangalan sp. 3 -Hybrid.. Dito, ang suporta sa index 3 ay hindi tumutukoy sa bilang ng mga elektron na sumasakop sa orbital, ngunit ang bilang ng mga P-orbital na nakikilahok sa hybridization. Ang mga hybrid na orbital ay nakadirekta sa mga tops ng tetrahedron, sa gitna ng kung saan ay isang carbon atom. Sa bawat SP 3-hybrid na orbital ay isang elektron. Ang mga elektron na ito ay nakikilahok sa ikatlong yugto sa pagbuo ng mga bono na may apat na atoms ng hydrogen, na bumubuo ng mga anggulo ng valence na 109.5 °.

sP3 - hybridization. Molekula mitein.

Ang pagbuo ng flat molecules na may 120 ° valence angles ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Dito, tulad ng sa kaso ng SP 3-hybridization, ang unang hakbang ay kaguluhan. Sa ikalawang yugto, isang 2s- at dalawang 2R - ang mga orbital ay kasangkot sa hybridization, na bumubuo ng tatlo s.p 2 -Gibrid. Orbital, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo ng 120 ° sa bawat isa.

Edukasyon ng tatlong sp2 hybrid orbital.

Ang isang p-rarbital ay nananatiling di-libebalized at patayo sa eroplano ng sp 2-hybrid orbital. Pagkatapos (ikatlong hakbang) dalawang sp 2-hybrid orbital ng dalawang carbon atoms pagsamahin ang mga elektron, na bumubuo ng covalent bond. Ang ganitong koneksyon na nabuo sa pamamagitan ng pagpasok ng dalawang atomic orbitals kasama ang linya na kumukonekta sa nuclei ng atom ay tinatawag na Σ - konektado.

Ang pagbuo ng sigma - at pi-bonds sa molekula ng ethylene

Ang ikaapat na yugto ay ang pagbuo ng pangalawang koneksyon sa pagitan ng dalawang atoms ng carbon. Ang komunikasyon ay nabuo bilang isang resulta ng magkasanib na mga gilid ng mga di-libebalized 2R orbital na na-convert sa bawat isa at tinatawag na π-bono. Ang bagong molecular orbital ay isang kumbinasyon ng dalawang elektron ng π-bono na lugar - sa itaas at sa ilalim ng σ-bono. Parehong Bonds (σ at π) magkasama double Communication. sa pagitan ng mga atomo ng carbon. Sa wakas, ang huling, ikalimang hakbang ay ang pagbuo ng mga link sa pagitan ng carbon at hydrogen atoms gamit ang mga electron ng apat na natitirang SP 2-hybrid orbital.

Double tie sa ethylene molecule.

Ang ikatlo, ang huling uri ng hybridization ay ipinapakita sa halimbawa ng pinakasimpleng molekula na naglalaman ng triple bond - acetylene molecule. Ang unang hakbang ay ang paggulo ng atom, katulad ng dati. Sa ikalawang yugto, ang hybridization ng isang 2s- at isang 2R orbital na may pagbuo ng dalawa s.r-hybrid. Orbital, na matatagpuan sa isang anggulo ng 180 °. At mananatiling hindi nagbabago ang dalawang 2R orbital na kinakailangan para sa pagbuo ng dalawang π-link.

Edukasyon ng dalawang sp-hybrid orbital.

Ang susunod na hakbang ay ang pagbuo ng σ-bono sa pagitan ng dalawang sr-hybridized carbon atoms, pagkatapos ay dalawang π-bono ay nabuo. Isang σ-bono at dalawang π-bono sa pagitan ng dalawang atoms ng carbon magkasama triple Communication.. Sa wakas, ang mga relasyon na may dalawang atom ng hydrogen ay nabuo. Ang molekula ng acetylene ay may isang linear na istraktura, ang lahat ng apat na atoms ay nagsisinungaling sa isang tuwid na linya.

Ipinakita namin kung paano ang tatlong pangunahing In. organic Chemistry. Ang uri ng geometry ng mga molecule ay nangyayari bilang isang resulta ng iba't ibang mga transformation ng carbon orbital ng carbon.

Maaari kang mag-alok ng dalawang paraan upang matukoy ang uri ng hybridization ng iba't ibang mga atom sa molekula.

Paraan 1.. Ang pinaka-karaniwang paraan na angkop para sa anumang mga molecule. Batay sa pagtitiwala ng anggulo ng valence mula sa hybridization:

a) valence angles 109.5 °, 107 ° at 105 ° ipahiwatig ang SP 3-hybridization;

b) valence anggulo ng tungkol sa 120 ° -sr 2-hybridization;

c) valent na anggulo 180 ° -sp hybridization.

Paraan 2.. Angkop para sa karamihan ng mga organic na molecule. Dahil ang uri ng komunikasyon (simple, double, triple) ay nauugnay sa geometry, posible sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga bono ng atom na ito upang matukoy ang uri ng hybridization ito:

a) Ang lahat ng mga koneksyon ay simple - SP 3-hybridization;

b) isang double bond - sp 2-hybridization;

c) isang triple connection - sp-hybridization.

Ang hybridization ay isang mental na operasyon ng conversion ng karaniwan (enerhiya item) ng atomic orbital sa bagong orbital, ang geometry na tumutugma sa eksperimento tinukoy geometry ng molecule.

Hybridization. na tinatawag na hypothetical mixing process. ng iba't ibang uri, ngunit katulad sa lakas ng orbital ng atom na ito sa paglitaw ng parehong bilang ng mga bagong (hybrid 1) orbital, pareho sa enerhiya at form.

Ang hybridization ng atomic orbital ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng mga covalent bond.

Ang hybrid orbital ay may hugis ng isang dami ng walang simetrya walong, malakas na nakaunat sa isang direksyon mula sa atomic nucleus :.

Ang form na ito ay tumutukoy sa mas malakas kaysa sa kaso ng purong atomic orbitals, magkasanib na hybrid orbital na may orbital (dalisay o hybrid) iba pang mga atoms at humahantong sa pagbuo ng mas matibay covalent bono. Samakatuwid, ang enerhiya na ginugol sa hybridization ng atomic orbital ay ganap na nabayaran para sa pagpapalabas ng enerhiya dahil sa pagbuo ng mas matibay na covalent bond na kinasasangkutan ng hybrid orbital. Ang pangalan ng hybrid orbital at ang uri ng hybridization ay tinutukoy ng numero at uri ng mga atomic orbital na kasangkot sa hybridization, halimbawa: sp.-, sp. 2 -, sp. 3 -, sp. 2 d.- osp. 3 d. 2 -Hybridization..

Ang direksyon ng hybrid orbital, at samakatuwid, ang geometry ng molekula ay depende sa uri ng hybridization. Sa pagsasagawa, ang problema sa kabaligtaran ay karaniwang nalutas: ang geometry ng molekula ay unang naka-install sa pag-eksperimento, pagkatapos kung saan ang uri at anyo ng hybrid orbital na nakikilahok sa pagbuo nito ay inilarawan.

sp. -Hybridization. Dalawang hybrid. sp.- ang orbital bilang isang resulta ng mutual repulsion ay nakaayos na kamag-anak sa atomic nucleus sa isang paraan na ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 180 ° (Larawan 7).

Larawan. 7. Mutual na lokasyon sa espasyo ng dalawa sp.- hybrid orbital ng isang atom: ngunit - ibabaw na sumasaklaw sa mga lugar ng espasyo, kung saan ang posibilidad ng elektron ay 90%; b -kondisyonal na imahe.

Bilang isang resulta ng lokasyon na ito ng hybrid orbital ng komposisyon ng AH 2, kung saan ang isang gitnang atom, mayroon linear na istraktura, iyon ay, ang mga koneksyon sa covalent ng lahat ng tatlong atoms ay matatagpuan sa isang tuwid na linya. Halimbawa, sa isang estado sp.- hybridization May mga valence orbital beryllium atoms sa isang molekula ng timbang 1 2 (Larawan 8). Linear configuration dahil sp.- ang hybridization ng valence orbital atoms ay mayroon ding mga molecule ng sasakyan 2, ve (ch 3) 2, zncl 2, co 2, hc≡n at isang bilang ng iba pa.

Larawan. 8. Trechatic linear molecule chloride beryllium weight1 2 (sa isang gaseous state): 1 - 3r-orbital atom cl; 2 - dalawa sp.- hybrid orbital atom bes.

s. r. 2 -Hybridization. Isaalang-alang ang hybridization ng One. s.- at dalawa r-orbital. Sa kasong ito, bilang isang resulta ng isang linear na kumbinasyon ng tatlong orbitals, tatlong hybrid arises s.r. 2 -Ibed. Ang mga ito ay matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo ng 120 ° sa bawat isa (Larawan 9). s.r. 2 -Hybridization ay katangian ng maraming mga compound ng boron, na kung saan, tulad ng ipinapakita sa itaas, ay may tatlong unpaired elektron sa isang excited estado: isa s.- at dalawa r.-Electron. Kapag nagsasapawan s.r. 2 Ang mga atom ng boron na may mga orbital ng iba pang mga atom ay nabuo ng tatlong covalent bond, katumbas ng haba at enerhiya. Ang mga molecule kung saan ang mga orbital ng valence ng gitnang atom ay nasa isang estado s.r. 2 -Hypebridization, magkaroon ng isang triangular configuration. Ang mga sulok sa pagitan ng mga covalent bond ay 120 °. May kakayahan na s.r. 2 -HypeBridization May mga orbital ng valence ng boron atoms sa BF 3, BC1 3 molecules, carbon at nitrogen atoms sa mga anion ng CO 3 -, hindi 3 -.

Larawan. 9. Mutual na lokasyon sa tatlong espasyo s.r. 2 -Hybrid orbital.

s. r. 3 -Hybridization. Mayroong isang napakalaking pagpapalaganap ng mga sangkap, sa mga molecule na kung saan ang gitnang atom ay naglalaman ng apat s.r. 3 -Tell, na nagreresulta mula sa isang linear na kumbinasyon ng One. s.- At tatlo r.-Evubitals. Ang mga orbital na ito ay matatagpuan sa isang anggulo ng 109˚28 'sa bawat isa at nakadirekta sa mga tops ng Tetrahedron, sa gitna ng kung saan ay atomic Kernel. (Larawan 10 a).

Edukasyon ng apat na katumbas na covalent bonds dahil sa magkasanib s.r. 3 -Evubitals na may mga orbital ng iba pang mga atoms ay katangian ng carbon atoms at iba pang mga elemento ng IVA-group; Ito ay nagiging sanhi ng tetrahedral na istraktura ng mga molecule (CH 4, CC1 4, SIH 4, SIF 4, GEH 4, GER 4, atbp.).

Larawan. 10. Epekto ng Uninvocation Electronic Pairs sa Molecules Geometry:

a. - Methane (unconvisory electronic pairs walang);

b.- Ammonia (isang unconvisory electron pair);

sa- Waters (dalawang i-unlinking couples).

Kababaihan electronic pares ng hybrid orbits. leu. . Sa lahat ng itinuturing na mga halimbawa, ang mga hybrid na orbital ay "naninirahan sa pamamagitan ng" solong mga elektron. Gayunpaman, may mga madalas na kaso kapag ang hybrid orbital ay "populated" sa pamamagitan ng isang elektronikong pares. Nakakaapekto ito sa geometry ng mga molecule. Dahil ang uninimited electron steam ay nakakaranas ng epekto ng kernel ng tanging atom nito, at ang umiiral na singaw sa elektron ay nasa ilalim ng pagkilos ng dalawang atomic nuclei, ang hindi sinasadyang elektron steam ay mas malapit sa atomic core kaysa sa umiiral. Bilang isang resulta, ang uninimening electron steam ay mas malakas kaysa sa umiiral na electronic pares kaysa sa mga pagtataboy sa bawat isa. Graphically, para sa kalinawan, ang isang malaking salungat na puwersa na kumikilos sa pagitan ng unconvisory at umiiral na mga electronic na pares ay maaaring itatanghal na mas malaki sa dami ng electronic orbital ng Uninimonyong pares. Hindi nakikitang elektron steam ay, halimbawa, sa nitrogen atom sa molecule ng ammonia (Larawan 10 b.). Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa mga umiiral na mga pares ng elektron, ang mga anggulo ng valence ng H-N-H ay nabawasan sa 107.78 ° kumpara sa 109.5 ° katangian ng tamang tetrahedron.

Ang isang mas higit na pag-urong ay nasubok sa pamamagitan ng pagbubuklod ng mga electronic pares sa molekula ng tubig, kung saan mayroong dalawang unconvisory electronic pairs sa isang oxygen atom. Bilang isang resulta, valence. corner N-Oh-N. Sa molekula ng tubig ay 104.5 ° (Larawan 10 sa).

Kung ang Uninimited Electron Steam, bilang isang resulta ng pagbuo ng isang covalent bono sa isang mekanismo ng donor-acceptor, lumiliko sa umiiral, pagkatapos ay ang pwersa ng pag-urong sa pagitan ng bono na ito at iba pang mga covalent bonds sa molekula ay nakahanay; Ang mga anggulo sa pagitan ng mga koneksyon ay nakahanay. Ito ay nangyayari, halimbawa, kapag bumubuo ng isang ammonium cation:

Paglahok sa hybridization. d. -Evubitals. Kung atomic energy. d.- ang mga orbital ay hindi naiiba mula sa mga enerhiya s.- at r-orbital, maaari silang lumahok sa hybridization. Ang pinaka-karaniwang uri ng hybridization na kinasasangkutan d.- orbitals ay s.r. 3 d. 2 - hybridization, bilang isang resulta ng kung saan anim na katumbas sa form at enerhiya ng hybrid orbital ay nabuo (Larawan 11 ngunit.), na matatagpuan sa isang anggulo ng 90˚ sa bawat isa at itinuro sa taas ng Octahedron, sa gitna ng kung saan ay atomic core. Octahedron (Larawan 11. b.) – Ito ay ang tamang gilid ng Oktubre: Ang lahat ng mga buto-buto sa loob nito ay katumbas ng haba, ang lahat ng mga mukha ay ang tamang triangles.

Larawan. Eleven. s.r. 3 d. 2 - Hybridization.

Mas madalas matugunan s.r. 3 d.- hybridization na may pagbuo ng limang hybrid orbital (Larawan 12 ngunit.), na naglalayong sa mga tops ng trigonal bipiramid (Larawan 12 b.). Ang trigonal biiramid ay nabuo sa pamamagitan ng pagtanggal ng dalawang hindi epektibong pyramids pangkalahatang batayan - Kanan tatsulok. Bold stroke sa Fig. 12. b. Ipinapakita ang mga buto-buto na pantay na haba. Geometrically at enerhiya s.r. 3 d.- ang mga hybrid orbital ay hindi pantay: tatlong "equatorial" orbitali ay nakadirekta sa mga vertex ng tamang tatsulok, at dalawang "ehe" - pataas at pababa patayo sa eroplano ng tatsulok na ito (Larawan 12 sa). Ang mga anggulo sa pagitan ng "equatorial" orbital ay 120 °, bilang s.r. 2 - hybridization. Ang anggulo sa pagitan ng "ehe" at alinman sa "equatorial" orbital ay katumbas ng 90 °. Alinsunod dito, ang mga covalent bond, na nabuo sa pakikilahok ng "Equatorial" orbital, naiiba sa haba at enerhiya mula sa mga koneksyon, sa pagbuo ng "axial" na mga orbital na lumahok. Halimbawa, sa molecule ng PC1 5 "axial" na komunikasyon ay may haba na 214 pm, at equatorial - 202 pm.

Larawan. 12. s.r. 3 d.- Hybridization.

Kaya, isinasaalang-alang ang covalent bonds bilang isang resulta ng overlapping atomic orbitals, posible na ipaliwanag ang geometry ng mga molecule at ions, na nakasalalay sa bilang at uri ng atomic orbital na nakikilahok sa pagbuo ng mga link. Ang konsepto ng hybridization ng atomic orbitals, ito ay kinakailangan upang maunawaan na hybridization ay isang kondisyong admission na nagbibigay-daan sa iyo upang biswal na ipaliwanag ang geometry ng molekula sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng JSC.