Hybridisaatio hiili sisältää yhdistelmän kaksi puhdasta atomiorbitaali muodostaa uuden molekyyliorbitaali "hybridi" on omat ominaispiirteensä. Atomaisen kiertoradan käsite antaa paremman selityksen kuin aikaisempi kiertoradan käsite, jotta saadaan arvio, missä on suurempi todennäköisyys löytää elektroni atomista.

Toisin sanoen, atomaalinen kiertorata on kvanttimekaniikan esitys, joka antaa kuvan elektronin tai elektroniparin sijainnista tietyllä atomin alueella, jossa kukin kiertorata on määritelty sen lukumäärien arvojen mukaan. kvantti.

Kvanttiluvut kuvaavat järjestelmän (kuten atomin sisällä olevan elektronin) tilaa tietyllä hetkellä elektroniin kuuluvan energian (n) kautta kulmaliikkeen, jota se kuvaa liikkeessään (l), siihen liittyvää magneettista hetkeä (m) ja elektronin spin, kun se kulkee atomin (atomien) sisällä.

Nämä parametrit ovat ainutlaatuisia jokaiselle kiertoradalla olevalle elektronille, joten kahdella elektronilla ei voi olla täsmälleen samoja arvoja neljässä kvanttiluvussa, ja kukin kiertorata voi olla varattu korkeintaan kahdella elektronilla.

Mikä on hiilen hybridisaatio?

Hiilen hybridisaation kuvaamiseksi on otettava huomioon, että kunkin kiertoradan ominaisuudet (sen muoto, energia, koko jne.) Riippuvat kunkin atomin elektronisesta konfiguraatiosta.

Toisin sanoen kunkin kiertoradan ominaisuudet riippuvat elektronien sijoittelusta kussakin "kuoressa" tai tasolla: lähimmästä ytimestä uloimpaan, joka tunnetaan myös nimellä valenssikuori.

Äärimmäisen tason elektronit ovat ainoat, jotka ovat käytettävissä sidoksen muodostamiseksi. Siksi, kun kemiallinen sidos muodostuu kahden atomin välille, syntyy kahden orbitaalin päällekkäisyys tai superpositio (yksi jokaisesta atomista) ja tämä liittyy läheisesti molekyylien geometriaan.

Kuten aiemmin mainittiin, kukin kiertorata voidaan täyttää korkeintaan kahdella elektronilla, mutta on noudatettava Aufbau-periaatetta, jonka avulla kiertoradat täytetään niiden energiatason mukaan (pienimmästä suurimpaan), kuten on esitetty näkyy alla:

Tällä tavalla ensin täytetään 1 s: n taso, sitten 2 s, jota seuraa 2 p ja niin edelleen, riippuen kuinka monta elektronia atomilla tai ionilla on.

Siksi hybridisaatio on molekyylejä vastaava ilmiö, koska kukin atomi voi osallistua vain puhtaisiin atomiorbitaaleihin (s, p, d, f) ja kahden tai useamman atomiorbitaalin yhdistelmästä johtuen sama määrä hybridiradat, jotka sallivat linkit elementtien välillä.

Päätyypit

Atomiorbitaalien muodot ja alueelliset orientaatiot ovat erilaisia, ja niiden monimutkaisuus kasvaa, kuten alla on esitetty:

Havaitaan, että on vain yksi tyyppi s-kiertorata (pallomainen muoto), kolme tyyppiä p-orbitaalia (lobulaarinen muoto, jossa kukin lohko on suunnattu tila-akselille), viisi d-kiertoradan tyyppiä ja seitsemän tyyppistä f-kiertorataa, joissa kukin tyyppi kiertoradalla on täsmälleen sama energia kuin lajillaan.

Hiiliatomilla on perustilassaan kuusi elektronia, joiden konfiguraatio on 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Toisin sanoen niiden tulisi varata taso 1 s (kaksi elektronia), 2 s (kaksi elektronia) ja osittain 2p. (kaksi jäljellä olevaa elektronia) Aufbau-periaatteen mukaisesti.

Tämä tarkoittaa sitä, että hiiliatomi on vain kaksi parittomia elektroneja on 2 p kiertoradan, mutta näin ei ole mahdollista selittää muodostumista tai geometrian metaanin (CH ₄) molekyylin tai muita monimutkaisempia niistä.

Joten näiden sidosten muodostamiseksi tarvitaan s- ja p-orbitaalien hybridisaatio (hiilen tapauksessa), uusien hybridiratojen muodostamiseksi, jotka selittävät jopa kaksois- ja kolmoissidokset, joissa elektronit saavat vakaimman konfiguraation molekyylien muodostukseen..

Sp-hybridisaatio

Sp ³ hybridisaatio koostuu muodostumista neljä "hybridi" orbitaalien päässä puhtaasta 2s, 2p _x, 2p _y ja 2p _z orbitaalien.

Siten tapahtuu elektronien uudelleenjärjestely tasolla 2, jossa on olemassa neljä elektronia neljän sidoksen muodostamiseksi ja ne on järjestetty samansuuntaisesti siten, että niillä on vähemmän energiaa (suurempi stabiilisuus).

Eräs esimerkki on eteeni molekyyli (C ₂ H ₄), jonka sidoksia muodostavat 120 ° kulmat atomien välillä ja antaa sille tasomaisen trigonaalinen geometria.

Tässä tapauksessa, CH ja CC-sidoksilla (johtuen sp ² orbitaalit) ja CC-kaksoissidos (johtuen p kiertoradan) muodostetaan muodostamiseksi kaikkein stabiili molekyyli.

Sp-hybridisaatio

Läpi sp ² hybridisaatio, kolme "hybridi" orbitaalit syntyvät puhtaasta 2s kiertoradan ja kolme puhdasta 2p-orbitaalien. Lisäksi saadaan puhdas p-orbitaali, joka osallistuu kaksoissidoksen (kutsutaan pi: "π") muodostumiseen.

Eräs esimerkki on eteeni molekyyli (C ₂ H ₄), jonka sidoksia muodostavat 120 ° kulmat atomien välillä ja antaa sille tasomaisen trigonaalinen geometria. Tässä tapauksessa CH- ja CC-yksinkertaiset sidokset (johtuen sp ² -orbitaaleista) ja CC-kaksoissidos (johtuen p-orbitaalista) muodostetaan stabiilimman molekyylin muodostamiseksi.