Marami kaming sinabihan tungkol sa mga hybrid. Ang parehong mga pelikula at libro ay nagsasabi tungkol sa kanila, pati na rin ang agham na sinusuri ang mga ito. Sa unang dalawang pinagmumulan, ang mga hybrid ay lubhang mapanganib na mga nilalang. Maaari silang magdala ng labis na kasamaan. Ngunit ang hybridization ay hindi palaging isang masamang bagay. Kadalasan ito ay mabuti.

Ang isang halimbawa ng hybridization ay ang lahat. Lahat tayo ay hybrid ng dalawang tao - ama at ina. Kaya, ang pagsasanib ng isang itlog at isang sperm cell ay isa ring uri ng hybridization. Ang mekanismong ito ang nagpapahintulot sa ebolusyon na gumalaw. Sa kasong ito, nangyayari rin ang hybridization na may negatibong tanda. Tingnan natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa kabuuan.

Pag-unawa sa hybridization

Gayunpaman, hindi lamang biology ang kasama konseptong ito... At hayaan sa panimula ang isang halimbawa ay isinasaalang-alang sa mga hybrid bilang ganap na mga indibidwal ng isang hindi maintindihan na biological species. Bukod dito, ang konseptong ito ay maaaring gamitin sa ibang mga agham. At ang kahulugan ng terminong ito ay bahagyang naiiba. Ngunit sa parehong oras, mayroong isang bagay na karaniwan. Ito ang salitang "unyon", na pinag-iisa ang lahat ng posibleng kahulugan ng terminong ito.

Saan umiiral ang konseptong ito?

Ang terminong "hybridization" ay ginagamit sa isang bilang ng mga agham. At dahil ang karamihan sa kasalukuyang umiiral na mga disiplina ay magkakapatong, maaari nating ligtas na pag-usapan ang tungkol sa paggamit ng bawat kahulugan ng terminong ito sa anumang agham, isang paraan o iba pang nauugnay sa mga sangay ng natural na pananaliksik. Bukod dito, ang terminong ito ay pinaka-aktibong ginagamit sa:

1. Biology. Dito nagmula ang konsepto ng hybrid. Bagaman, gaya ng dati, kapag lumipat mula sa agham patungo sa araw-araw na pamumuhay nagkaroon ng ilang pagbaluktot ng mga katotohanan. Naiintindihan namin ang isang hybrid bilang isang indibidwal na nagreresulta mula sa pagtawid ng dalawang iba pang mga species. Bagama't hindi ito palaging nangyayari.
2. Chemistry. Ang konseptong ito ay nangangahulugan ng paghahalo ng ilang mga orbital - isang uri ng mga landas para sa paggalaw ng mga electron.
3. Biochemistry. Dito, ang pangunahing konsepto ay ang hybridization ng DNA.

Tulad ng makikita mo, ang ikatlong punto ay nasa kantong ng dalawang agham. At ito ay ganap na normal na pagsasanay. Ang isa at ang parehong termino ay maaaring bumuo ng isang ganap na naiibang kahulugan sa junction ng dalawang agham. Tingnan natin ang konsepto ng hybridization sa mga agham na ito.

Ano ang hybrid?

Ang hybrid ay isang nilalang na nilikha sa pamamagitan ng proseso ng hybridization. Ang konseptong ito ay tumutukoy sa biology. Ang mga hybrid ay maaaring magawa alinman sa aksidente o sa layunin. Sa unang kaso, maaari itong maging mga hayop na nilikha sa proseso ng pagsasama ng dalawang species ng mga nilalang.

Halimbawa, pinag-uusapan nila ang katotohanan na ang mga pusa at aso ay may mga anak na hindi isa sa kanila. Minsan ang mga hybrid ay sadyang nilikha. Halimbawa, kapag ang isang cherry ay nakakabit sa isang aprikot, nakikitungo kami sa isang espesyal na hybridization lamang.

Hybridization sa biology

Biology - kawili-wiling agham... At ang konsepto ng hybridization sa loob nito ay hindi gaanong kaakit-akit. Ang terminong ito ay nangangahulugan ng unyon ng genetic material ng iba't ibang mga cell sa isa. Maaari itong maging parehong kinatawan ng isang species, o ilang. Alinsunod dito, mayroong isang dibisyon sa naturang hybridization varieties.

• Intraspecific hybridization. Ito ay kapag ang dalawang indibidwal ng parehong species ay lumikha ng isang inapo. Ang isang halimbawa ng intraspecific hybridization ay maaaring ituring na isang tao. Ito ay lumabas sa proseso ng pagsasanib ng mga cell ng mikrobyo ng mga kinatawan ng isang biological species.
• Interspecies hybridization. Ito ay kapag magkatulad, ngunit kabilang sa iba't ibang mga species, ang mga hayop ay interbred. Halimbawa, isang hybrid ng isang kabayo at isang zebra.
• Malayong hybridization. Ito ay kapag ang mga kinatawan ng kahit isang species ay nag-interbreed, ngunit sa parehong oras ay hindi sila pinagsama ng mga ugnayan ng pamilya.

Ang bawat isa sa mga uri na ito ay nakakatulong nang higit pa sa ebolusyon. Ang mga siyentipiko ay aktibong nagsisikap na mag-breed iba't ibang uri Buhay na nilalang. Pinakamahusay na gumagana sa mga halaman. Mayroong ilang mga dahilan para dito:

• Iba't ibang bilang ng mga chromosome. Ang bawat species ay hindi lamang isang tiyak na bilang ng mga chromosome, kundi pati na rin ang kanilang set. Ang lahat ng ito ay nakakasagabal sa pagpaparami ng mga supling.
• Ang mga hybrid na halaman lamang ang maaaring magparami. At hindi palaging ganoon ang kaso.
• Ang mga halaman lamang ang maaaring maging polyploid. Para magparami ang isang halaman, dapat itong maging polyploid. Sa kaso ng mga hayop, ito ay tiyak na kamatayan.
• Posibilidad ng vegetative hybridization. Ito ay napaka-simple at maginhawang paraan paglikha ng mga hybrid ng ilang mga halaman.

Ito ang mga dahilan kung bakit mas madali at mas mahusay ang pagtawid sa dalawang halaman. Sa kaso ng mga hayop, maaaring posible sa hinaharap na makamit ang posibilidad ng pagpaparami. Ngunit sa ngayon, ang opinyon ay itinuturing na opisyal sa biology na ang mga hybrid na hayop ay nawawalan ng kakayahang magparami, dahil ang mga indibidwal na ito ay genetically unstable. Samakatuwid, hindi alam kung ano ang maaaring humantong sa kanilang pagpaparami.

Mga uri ng hybridization sa biology

Ang biology ay isang medyo malawak na agham sa pagdadalubhasa nito. Mayroong dalawang uri ng hybridization, na ibinibigay nito:

1. Genetic. Ito ay kapag ang isa sa dalawang cell ay ginawa gamit ang isang natatanging hanay ng mga chromosome.
2. Biochemical. Ang isang halimbawa ng ganitong uri ay ang DNA hybridization. Ito ay kapag ang mga pantulong na nucleic acid ay pinagsama sa isang DNA.

Maaaring hatiin sa malaking dami barayti. Ngunit ginawa namin ito sa nakaraang subsection. Kaya, ang malayo at intraspecific na hybridization ay mga bahagi ng unang uri. At doon mas lumawak ang klasipikasyon.

Ang konsepto ng vegetative hybridization

Ang vegetative hybridization ay isang konsepto sa biology na nangangahulugan ng isang uri ng pagtawid ng dalawang halaman kung saan ang bahagi ng isang species ay nag-ugat sa isa pa. Iyon ay, ang hybridization ay nangyayari sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawa iba't ibang parte organismo. Oo, ganyan ang katangian ng isang halaman. Pagkatapos ng lahat, mayroon din siyang sariling mga organo, na pinagsama sa isang buong sistema. Samakatuwid, kung ang isang halaman ay tinatawag na isang organismo, walang masama doon.

Ang vegetative hybridization ay may ilang mga pakinabang. ito:

• Kaginhawaan.
• pagiging simple.
• Kahusayan.
• Praktikal.

Ang mga pakinabang na ito ay gumagawa ng ganitong uri ng pagtawid na napakapopular sa mga hardinero. Mayroon ding isang bagay tulad ng somatic hybridization. Ito ay kapag hindi mga sex cell ang natawid, ngunit ang mga somatic cell, o sa halip, ang kanilang mga protoplast. Ang pamamaraang ito ang pagtawid ay isinasagawa kapag imposibleng lumikha ng isang hybrid sa pamamagitan ng karaniwang pakikipagtalik sa pagitan ng ilang mga halaman.

Hybridization sa kimika

Ngunit ngayon ay umatras tayo ng kaunti mula sa biology at pag-uusapan ang tungkol sa isa pang agham. Ang Chemistry ay may sariling konsepto, ito ay tinatawag na "hybridization ng atomic orbitals". Ito ay isang napakakomplikadong termino, ngunit kung naiintindihan mo nang kaunti ang tungkol sa kimika, kung gayon walang kumplikado tungkol dito. Una kailangan mong ipaliwanag kung ano ang isang orbital.

Ito ay isang uri ng landas kung saan gumagalaw ang elektron. Itinuro sa amin ito sa paaralan. At kung ito ang mangyayari na ang orbital data iba't ibang uri paghaluin, makakakuha ka ng isang hybrid. May tatlong uri ng phenomenon na tinatawag na orbital hybridization. Ito ang mga sumusunod na varieties:

• sp-hybridization - isa s at isa pa p orbital;
• sp 2 -hybridization - isa s at dalawang p orbital;
• sp 3 -hybridization - isa s at tatlong p orbital ay konektado.

Ang paksang ito ay sapat na mahirap pag-aralan, at dapat itong isaalang-alang na hindi mapaghihiwalay mula sa natitirang bahagi ng teorya. Bukod dito, ang konsepto ng hybridization ng mga orbital ay higit na nag-aalala sa katapusan ng paksang ito, at hindi sa simula. Pagkatapos ng lahat, kailangan mong pag-aralan ang mismong konsepto ng mga orbital, kung ano ang mga ito, at iba pa.

mga konklusyon

Kaya, nalaman namin ang mga kahulugan ng konsepto ng "hybridization". Ito ay lumalabas na medyo kawili-wili. Para sa marami, ito ay isang pagtuklas na ang kimika ay mayroon ding ganitong konsepto. Ngunit kung hindi ito alam ng gayong mga tao, ano ang matututuhan nila? At kaya, mayroong pag-unlad. Mahalagang huwag ihinto ang pagsasanay sa iyong karunungan, dahil tiyak na makikilala ka nito mula sa mabuting panig.

Sa pamamagitan ng hybridizationtinatawag na hypothetical mixing process ng iba't ibang uri, ngunit malapit sa mga orbital ng enerhiya ng isang partikular na atom na may hitsura ng parehong bilang ng mga bagong (hybrid 1) na orbital, magkapareho sa enerhiya at hugis.

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

Ang mga hybrid na orbital ay may hugis ng isang three-dimensional na asymmetric figure na walo, malakas na pinahaba sa isang gilid mula sa atomic nucleus:.

Ang hugis na ito ay nagdudulot ng mas malakas, kaysa sa kaso ng mga purong atomic na orbital, na magkakapatong ng mga hybrid na orbital na may mga orbital (puro o hybrid) ng iba pang mga atomo at humahantong sa pagbuo ng mas malakas na covalent bond. Samakatuwid, ang enerhiya na ginugol sa hybridization ng atomic orbitals ay higit pa sa nabayaran sa pamamagitan ng pagpapalabas ng enerhiya dahil sa pagbuo ng mas malakas na covalent bond na may partisipasyon ng hybrid orbitals. Ang pangalan ng mga hybrid na orbital at ang uri ng hybridization ay tinutukoy ng bilang 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 mga hybrid na orbital, at samakatuwid ang geometry ng molekula, ay nakasalalay sa uri ng hybridization. Sa pagsasagawa, ang kabaligtaran na problema ay karaniwang nalutas: una, ang geometry ng molekula ay itinatag sa eksperimento, pagkatapos kung saan ang uri at hugis ng mga hybrid na orbital na kasangkot sa pagbuo nito ay inilarawan.

sp -Hybridization. Dalawang hybrid sp- bilang isang resulta ng mutual repulsion, ang mga orbital ay matatagpuan na may kaugnayan sa atomic nucleus sa paraang ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 180 ° (Larawan 7).

kanin. 7. Mutual arrangement sa espasyo ng dalawa sp- hybrid orbitals ng isang atom: a- mga ibabaw na sumasaklaw sa mga lugar ng espasyo kung saan ang posibilidad ng pagkakaroon ng isang elektron ay 90%; b - may kondisyong imahe.

Bilang resulta ng pagsasaayos na ito ng mga hybrid na orbital, ang mga molekula ng komposisyon na AX 2, kung saan ang A ay ang gitnang atom, ay mayroong linear na istraktura, ibig sabihin, ang mga covalent bond ng lahat ng tatlong atom ay matatagpuan sa isang tuwid na linya. Halimbawa, sa isang estado sp- Ang hybridization ay ang valence orbitals ng beryllium atom sa BeCl 2 molecule (Fig. 8). Linear configuration dahil sa sp- Ang mga hybridization ng valence orbitals ng mga atom ay sinusunod din sa BeH 2, Be (CH 3) 2, ZnCl 2, CO 2, HC≡N at marami pang iba.

kanin. 8. Three-atom linear molecule ng beryllium chloride BeCl 2 (sa isang gaseous state): 1 - 3R- Cl atom orbital; 2 - dalawa sp- hybrid orbitals ng Be atom.

s R 2 -Hybridization. Isaalang-alang ang hybridization ng isa s- at dalawa R- mga orbital. Sa kasong ito, bilang isang resulta ng isang linear na kumbinasyon ng tatlong orbital, tatlong hybrid sR 2 -orbital. Ang mga ito ay matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo ng 120 ° sa bawat isa (Larawan 9). sR 2 -Ang hybridization ay katangian ng maraming boron compound, na, tulad ng ipinakita sa itaas, sa isang excited na estado ay mayroong tatlong hindi magkapares na mga electron: isa s- at dalawa R-elektron. Nagsasapawan sR 2 -mga orbital ng boron atom na may mga orbital ng iba pang mga atom, tatlong covalent bond ang nabuo, katumbas ng haba at enerhiya. Mga molekula kung saan ang mga valence orbital ng gitnang atom ay nasa estado sR 2 -hybridization, may tatsulok na pagsasaayos. Ang mga anggulo sa pagitan ng mga covalent bond ay 120 °. May kakayahan na sR 2 -hybridization ay ang valence orbitals ng boron atoms sa BF 3, BC1 3 molecules, carbon at nitrogen atoms sa CO 3 2 -, NO 3 - anion.

kanin. 9. Mutual arrangement sa puwang ng tatlo sR 2 -hybrid orbitals.

s R 3 -Hybridization. Ang mga sangkap ay napakalawak sa mga molekula kung saan ang gitnang atom ay naglalaman ng apat sR 3 -mga orbital na nabuo bilang resulta ng isang linear na kumbinasyon ng isa s- at tatlo R-mga orbital. Ang mga orbital na ito ay matatagpuan sa isang anggulo ng 109˚28 ′ sa bawat isa at nakadirekta sa mga vertices ng tetrahedron, sa gitna kung saan mayroong isang atomic nucleus (Larawan 10 a).

Pagbuo ng apat na katumbas na covalent bond dahil sa overlapping sR 3 -Ang mga orbital na may mga orbital ng iba pang mga atomo ay katangian ng mga atomo ng carbon at iba pang mga elemento ng pangkat ng IVA; tinutukoy nito ang istraktura ng tetrahedral ng mga molekula (CH 4, CC1 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, GeBr 4, atbp.).

kanin. 10. Impluwensiya ng hindi nagbubuklod na mga pares ng elektron sa geometry ng mga molekula:

a- mitein (walang hindi nagbubuklod na mga pares ng elektron);

b- ammonia (isang hindi nagbubuklod na pares ng elektron);

v- tubig (dalawang di-nagbubuklod na pares).

Ang malungkot na mga pares ng elektron ay hybrid na orbit lei . Sa lahat ng mga halimbawang isinasaalang-alang, ang mga hybrid na orbital ay "pinupuno" ng mga solong electron. Gayunpaman, hindi karaniwan para sa isang hybrid na orbital na "populahin" ng isang pares ng elektron. Nakakaapekto ito sa geometry ng mga molekula. Dahil ang non-bonding electron pair ay apektado ng nucleus ng sarili nitong atom lamang, at ang bonding electron pair ay nasa ilalim ng impluwensya ng dalawang atomic nuclei, ang non-bonding electron pair ay mas malapit sa atomic nucleus kaysa sa pagbubuklod. Bilang resulta, ang non-bonding electron pair ay nagtataboy sa bonding electron pairs nang mas malakas kaysa sa kanilang pagtataboy sa isa't isa. Sa graphically, para sa kalinawan, ang malaking nakagagalit na puwersa na kumikilos sa pagitan ng mga pares ng non-bonding at bonding electron ay maaaring ilarawan bilang isang mas malaking electron orbital ng non-bonding pares. Ang isang non-binding electron pair ay umiiral, halimbawa, sa nitrogen atom sa ammonia molecule (Larawan 10 b). Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa mga pares ng bonding ng electron, ang mga anggulo ng bono ng H-N-H ay nabawasan sa 107.78 ° kumpara sa 109.5 °, katangian ng isang regular na tetrahedron.

Ang isang mas malaking pagtanggi ay nararanasan sa pamamagitan ng pagbubuklod ng mga pares ng elektron sa isang molekula ng tubig, kung saan ang atomo ng oxygen ay may dalawang hindi nagsasamang pares ng elektron. Bilang resulta, ang anggulo ng bono H-O-H sa molekula ng tubig ay 104.5 ° (Larawan 10 v).

Kung ang isang non-bonding electron pair, bilang resulta ng pagbuo ng covalent bond sa pamamagitan ng donor-acceptor mechanism, ay nagiging bonding, kung gayon ang repulsive forces sa pagitan ng bond na ito at iba pang covalent bond sa molecule ay equalize; ang mga anggulo sa pagitan ng mga bono ay nakahanay din. Nangyayari ito, halimbawa, sa pagbuo ng isang ammonium cation:

Pakikilahok sa hybridization d -mga orbital. Kung ang enerhiya ng atomic d- Ang mga orbital ay hindi masyadong naiiba sa mga enerhiya s- at R- orbital, pagkatapos ay maaari silang lumahok sa hybridization. Ang pinakakaraniwang uri ng hybridization na kinasasangkutan d- ang mga orbital ay sR 3 d 2 - hybridization, bilang resulta kung saan nabuo ang anim na hybrid na orbital ng katumbas na hugis at enerhiya (Larawan 11 a), na matatagpuan sa isang anggulo ng 90˚ sa bawat isa at nakadirekta sa mga vertices ng octahedron, sa gitna kung saan mayroong isang atomic nucleus. Octahedron (Larawan 11 b) – ay isang regular na octahedron: lahat ng mga gilid sa loob nito ay may pantay na haba, ang lahat ng mga mukha ay regular na mga tatsulok.

kanin. labing-isa. sR 3 d 2 - Hybridization

Hindi pangkaraniwan sR 3 d- hybridization na may pagbuo ng limang hybrid na orbital (Fig. 12 a) na nakadirekta sa mga vertices ng trigonal bipyramid (Larawan 12 b). Ang trigonal bipyramid ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng dalawang isosceles pyramids karaniwang lupa- regular na tatsulok. Mga bold stroke sa Fig. 12 b mga gilid ng pantay na haba ay ipinapakita. Geometrically at energetically sR 3 d- hybrid orbitals ay hindi pantay: tatlong "equatorial" orbitals ay nakadirekta sa vertices ng isang regular na tatsulok, at dalawang "axial" - pataas at pababa patayo sa eroplano ng tatsulok na ito (Fig. 12 v). Ang mga anggulo sa pagitan ng "equatorial" orbitals ay katumbas ng 120 °, tulad ng para sa sR 2 - hybridization. Ang anggulo sa pagitan ng "axial" at alinman sa "equatorial" orbitals ay 90 °. Alinsunod dito, ang mga covalent bond na nabuo na may partisipasyon ng "equatorial" orbitals ay naiiba sa haba at enerhiya mula sa mga bond sa pagbuo kung saan ang "axial" orbitals ay kasangkot. Halimbawa, sa PC1 5 molecule, ang "axial" bond ay 214 pm ang haba, at ang "equatorial" ay 202 pm ang haba.

kanin. 12. sR 3 d- Hybridization

Kaya, kung isasaalang-alang ang mga covalent bond bilang isang resulta ng magkakapatong na mga atomic orbital, maaaring ipaliwanag ng isa ang geometry ng mga nagresultang molekula at ion, na nakasalalay sa bilang at uri ng mga atomic orbital na kasangkot sa pagbuo ng mga bono. Ang konsepto ng hybridization ng atomic orbitals, ito ay kinakailangan upang maunawaan na ang hybridization ay isang kondisyon na pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyo upang biswal na ipaliwanag ang geometry ng isang molekula sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mga AO.

Ang atomic orbital hybridization ay isang proseso na nagbibigay-daan sa iyong maunawaan kung paano binago ng mga atom ang kanilang mga orbital upang bumuo ng mga compound. Kaya ano ang hybridization at anong mga uri ang naroroon?

Pangkalahatang katangian ng hybridization ng atomic orbitals

Ang hybridization ng atomic orbitals ay isang proseso kung saan ang iba't ibang orbital ng gitnang atom ay pinaghalo, na nagreresulta sa pagbuo ng mga orbital ng parehong mga katangian.

Ang hybridization ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng isang covalent bond.

Ang hybrid orbital ay may head start na may infinity sign o isang asymmetric inverted figure eight, na pinahaba sa gilid ng atomic nucleus. Ang hugis na ito ay nagdudulot ng mas malakas na pagsasanib ng mga hybrid na orbital na may mga orbital (puro o hybrid) ng iba pang mga atom kaysa sa kaso ng mga purong atomic na orbital at humahantong sa pagbuo ng mas malakas na mga covalent bond.

kanin. 1. Hybrid orbital na hitsura.

Sa kauna-unahang pagkakataon, ang ideya ng hybridization ng mga atomic orbital ay iniharap ng Amerikanong siyentipiko na si L. Pauling. Naniniwala siya na ang atom na pumapasok sa isang chemical bond ay may iba't ibang atomic orbitals (s-, p-, d-, f-orbitals), at ang resulta ay hybridization ng mga orbital na ito. Ang kakanyahan ng proseso ay na mula sa iba't ibang mga orbital ay nabuo katumbas ng bawat isa atomic orbitals.

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 at isang p-orbital ay pinaghalo. Bilang resulta, nabuo ang dalawang ganap na sp orbital. Ang mga orbital na ito ay matatagpuan sa atomic nucleus sa paraang ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay 180 degrees.

kanin. 2. sp hybridization.

• sp2 hybridization... Ang ganitong uri ng hybridization ay nangyayari kapag ang isang s-orbital at dalawang p-orbital ay pinaghalo. Ang resulta ay ang pagbuo ng tatlong hybrid na orbital, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo ng 120 degrees sa bawat isa.
• ... Ang ganitong uri ng hybridization ay nangyayari kapag ang isang orbital at tatlong p orbital ay pinaghalo. Bilang resulta, apat na ganap na sp3 orbital ang nabuo. Ang mga orbital na ito ay nakadirekta patungo sa tuktok ng tetrahedron at matatagpuan sa isang anggulo na 109.28 degrees sa bawat isa.

Ang sp3 hybridization ay tipikal para sa maraming elemento, halimbawa, ang carbon atom at iba pang mga sangkap ng IVA group (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, atbp.)

kanin. 3. sp3 hybridization.

Ang mas kumplikadong mga uri ng hybridization na may partisipasyon ng atomic d-orbitals ay posible rin.

Ano ang natutunan natin?

Ang hybridization ay isang kumplikadong proseso ng kemikal kung saan ang iba't ibang mga orbital ng isang atom ay bumubuo ng parehong (katumbas) na mga hybrid na orbital. Ang unang nagpahayag ng teorya ng hybridization ay ang American L. Pauling. Mayroong tatlong pangunahing uri ng hybridization: sp-hybridization, sp2-hybridization, sp3-hybridization. Mayroon ding mga mas kumplikadong uri ng hybridization kung saan kasangkot ang mga d-orbital.

Konsepto ng hybridization

Ang konsepto ng hybridization ng valence atomic orbitals ay iminungkahi ng Amerikanong chemist na si Linus Pauling na sagutin ang tanong kung bakit, kapag ang gitnang atom ay may iba't ibang (s, p, d) valence orbitals, ang mga bono na nabuo nito sa mga polyatomic molecule na may parehong ligand ay katumbas ng kanilang enerhiya at spatial na katangian. .

Ang konsepto ng hybridization ay sentro ng valence bond method. Ang hybridization mismo ay hindi isang tunay na pisikal na proseso, ngunit lamang maginhawang modelo, na ginagawang posible na ipaliwanag ang elektronikong istraktura ng mga molekula, sa partikular, mga hypothetical na pagbabago ng mga atomic orbital sa panahon ng pagbuo ng isang covalent chemical bond, lalo na, ang pagkakahanay ng mga haba ng mga bono ng kemikal at mga anggulo ng bono sa isang molekula.

Ang konsepto ng hybridization ay matagumpay na nailapat sa husay na paglalarawan ng mga simpleng molekula, ngunit kalaunan ay pinalawak sa mas kumplikadong mga. Hindi tulad ng teorya ng molecular orbitals, hindi ito mahigpit na quantitative, halimbawa, hindi nito mahulaan ang photoelectron spectra ng kahit na simpleng mga molekula gaya ng tubig. Ito ay kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga layuning metodolohikal at sa sintetikong organikong kimika.

Ang prinsipyong ito ay makikita sa teorya ng pagtanggi ng mga pares ng elektron Gillespie - Nyholm. Una at karamihan mahalagang tuntunin na nabuo tulad ng sumusunod:

Ang pangalawang panuntunan ay iyon "Ang lahat ng mga pares ng elektron na kasama sa valence electron shell ay itinuturing na matatagpuan sa parehong distansya mula sa nucleus".

Mga uri ng hybridization

sp hybridization

Nangyayari kapag ang isang s- at isang p-orbital ay pinaghalo. Dalawang katumbas na sp-atomic orbital ang nabuo, na matatagpuan nang linear sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng carbon atom. Ang dalawang natitirang di-hybrid na p-orbital ay matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano at lumalahok sa pagbuo ng mga π-bond, o nakikisali sa nag-iisang mga pares ng elektron.

sp 2 -hybridization

Nangyayari kapag pinaghalo ang isa s at dalawang p orbital. Ang tatlong hybrid na orbital ay nabuo gamit ang mga palakol na matatagpuan sa parehong eroplano at nakadirekta sa mga vertices ng tatsulok sa isang anggulo ng 120 degrees. Ang non-hybrid p-atomic orbital ay patayo sa eroplano at, bilang panuntunan, nakikilahok sa pagbuo ng mga π-bond.

sp 3 -hybridization

Ito ay nangyayari kapag ang isang s- at tatlong p-orbital ay pinaghalo, na bumubuo ng apat na sp3-hybrid na orbital na may pantay na hugis at enerhiya. Maaari silang bumuo ng apat na σ-bond sa ibang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.

Ang mga palakol ng sp3-hybrid orbital ay nakadirekta patungo sa mga vertices ng isang regular na tetrahedron. Ang anggulo ng tetrahedral sa pagitan ng mga ito ay 109 ° 28 ", na tumutugma sa pinakamababang nakakasuklam na enerhiya ng mga electron. Gayundin, ang mga sp3-orbital ay maaaring bumuo ng apat na σ-bond sa ibang mga atomo o mapupunan ng mga nag-iisang pares ng mga electron.

Hybridization at molecular geometry

Ang konsepto ng hybridization ng atomic orbitals ay sumasailalim sa teorya ng repulsion ng mga pares ng elektron na si Gillespie-Nicholm. Ang bawat uri ng hybridization ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na spatial na oryentasyon ng mga hybrid na orbital ng gitnang atom, na nagpapahintulot na ito ay magamit bilang batayan ng stereochemical na representasyon sa hindi organikong kimika.

Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng pagsusulatan sa pagitan ng mga pinakakaraniwang uri ng hybridization at ang geometric na istraktura ng mga molekula sa pag-aakalang lahat ng hybrid na orbital ay kasangkot sa pagbuo. mga bono ng kemikal(walang nag-iisang pares ng elektron).

Uri ng hybridization	Numero mga hybrid na orbital	Geometry	Istruktura	Mga halimbawa ng
sp	2	Linear		BeF 2, CO 2, NO 2 +
sp 2	3	tatsulok		BF 3, NO 3 -, CO 3 2-
sp 3	4	Tetrahedral		CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 +
dsp 2	4	Kuwadrado		Ni (CO) 4, XeF 4
sp 3 d	5	Hexahedral		PCl 5, AsF 5
sp 3 d 2	6	Octahedral		SF 6, Fe (CN) 6 3-, CoF 6 3-

Mga link

Panitikan

• Pauling L. Ang likas na katangian ng chemical bond / Per. mula sa Ingles M. E. Dyatkina. Ed. ang prof. Ya.K. Syrkin. - M .; L .: Goskhimizdat, 1947 .-- 440 p.
• Pauling L. pangkalahatang kimika... Per. mula sa Ingles - M .: Mir, 1974 .-- 846 p.
• Minkin V.I., Simkin B. Ya., Minyaev R.M. Ang teorya ng istraktura ng mga molekula. - Rostov-on-Don: Phoenix, 1997 .-- S. 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
• Gillespie R. Geometry ng mga molekula / Per. mula sa Ingles E. Z. Zasorin at V. S. Mastryukov, ed. Yu.A. Pentina. - M .: Mir, 1975 .-- 278 p.

Tingnan din

Mga Tala (edit)

Wikimedia Foundation. 2010.

Isang polyatomic molecule na may hitsura ng parehong mga orbital, katumbas ng kanilang mga katangian.

Kolehiyo sa YouTube

1 / 3

Hybridization ng mga orbital ng elektron

Cytology. Lektura 46. Orbital hybridization

Sp3 hybrid orbitals

Mga subtitle

Konsepto ng hybridization

Ang konsepto ng hybridization ng valence atomic orbitals ay iminungkahi ng Amerikanong chemist na si Linus Pauling na sagutin ang tanong kung bakit, kapag ang gitnang atom ay may iba't ibang (s, p, d) valence orbitals, ang mga bono na nabuo nito sa mga polyatomic molecule na may parehong ligand ay katumbas ng kanilang enerhiya at spatial na katangian. .

Ang konsepto ng hybridization ay sentro ng valence bond method. Ang hybridization mismo ay hindi isang tunay na pisikal na proseso, ngunit isang maginhawang modelo lamang na nagpapahintulot sa isa na ipaliwanag ang elektronikong istraktura ng mga molekula, lalo na, ang mga hypothetical na pagbabago ng mga atomic orbitals sa panahon ng pagbuo ng isang covalent chemical bond, lalo na, ang pagkakahanay ng chemical bond. haba at mga anggulo ng bono sa isang molekula.

Ang konsepto ng hybridization ay matagumpay na nailapat sa husay na paglalarawan ng mga simpleng molekula, ngunit kalaunan ay pinalawak sa mas kumplikadong mga. Hindi tulad ng teorya ng molecular orbitals, hindi ito mahigpit na quantitative, halimbawa, hindi nito mahulaan ang photoelectron spectra ng kahit na simpleng mga molekula gaya ng tubig. Ito ay kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga layuning metodolohikal at sa sintetikong organikong kimika.

Ang prinsipyong ito ay makikita sa teorya ng pagtanggi ng mga pares ng elektron Gillespie - Nyholm, ang una at pinakamahalagang tuntunin, na nabuo bilang mga sumusunod:

Ang pangalawang panuntunan ay iyon "Ang lahat ng mga pares ng elektron na kasama sa valence electron shell ay itinuturing na matatagpuan sa parehong distansya mula sa nucleus".

Mga uri ng hybridization

sp-hybridization

Nangyayari kapag ang isang s- at isang p-orbital ay pinaghalo. Dalawang katumbas na sp-atomic orbitals ang nabuo, na matatagpuan nang linear sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng gitnang atom. Ang dalawang natitirang di-hybrid na p-orbital ay matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano at lumalahok sa pagbuo ng mga π-bond, o inookupahan ng mga hindi nakabahaging pares ng elektron.

sp 2 -Hybridization

Nangyayari kapag pinaghalo ang isa s at dalawang p orbital. Ang tatlong hybrid na orbital ay nabuo gamit ang mga palakol na matatagpuan sa parehong eroplano at nakadirekta sa mga vertices ng tatsulok sa isang anggulo ng 120 degrees. Ang non-hybrid p-atomic orbital ay patayo sa eroplano at, bilang panuntunan, nakikilahok sa pagbuo ng mga π-bond.

sp 3 -Hybridization

Ito ay nangyayari kapag ang isang s- at tatlong p-orbital ay pinaghalo, na bumubuo ng apat na sp 3 -hybrid na orbital na katumbas ng hugis at enerhiya. Maaari silang bumuo ng apat na σ-bond sa ibang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.

Ang mga axes ng sp 3 -hybrid orbitals ay nakadirekta sa mga vertices ng tetrahedron, habang ang nucleus ng central atom ay matatagpuan sa gitna ng inilarawang globo ng tetrahedron na ito. Ang anggulo sa pagitan ng alinmang dalawang palakol ay humigit-kumulang 109 ° 28 ", na tumutugma sa pinakamababang enerhiya ng pagtanggi ng elektron. Gayundin ang sp 3 -orbitals ay maaaring bumuo ng apat na σ-bond sa iba pang mga atomo o mapupuno ng nag-iisang pares ng mga electron. Ang estado na ito ay tipikal para sa carbon atoms sa saturated hydrocarbons at, nang naaayon sa mga alkyl radical at ang kanilang mga derivatives.

Hybridization at molecular geometry

Ang konsepto ng hybridization ng atomic orbitals ay sumasailalim sa teorya ng repulsion ng mga pares ng elektron na Gillespie-Nyholm. Ang bawat uri ng hybridization ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na spatial na oryentasyon ng mga hybrid na orbital ng gitnang atom, na nagpapahintulot na ito ay magamit bilang batayan ng mga stereochemical na konsepto sa inorganic na kimika.

Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng pagsusulatan sa pagitan ng pinakakaraniwang uri ng hybridization at ang geometriko na istraktura ng mga molekula sa pag-aakalang lahat ng hybrid na orbital ay kasangkot sa pagbuo ng mga kemikal na bono (walang nag-iisang pares ng elektron).