Anglies hibridizacija apima dviejų grynų orbitalė derinį, kad suformuoti naują molekulinę orbitinį "hibridas" su savo charakteristikas. Atominės orbitalės sąvoka suteikia geresnį paaiškinimą nei ankstesnė orbitos samprata, kad būtų galima apytiksliai nustatyti, kur yra didesnė tikimybė, kad atomas atras elektroną.

Kitaip tariant, atominė orbitalė yra kvantinės mechanikos pavaizdavimas, kad būtų galima susidaryti vaizdą apie elektrono ar elektronų poros padėtį tam tikroje atomo srityje, kur kiekviena orbitalė yra apibrėžta pagal jos skaičių reikšmes. kvantinis.

Kvantiniai skaičiai apibūdina sistemos (tokios kaip elektrono, esančio atomo viduje) būseną tam tikru momentu per energiją, priklausančią elektronui (n), kampinį momentą, kurį ji apibūdina savo judesiu (l), susijusį magnetinį momentą. (m) ir elektrono sukinys, judantis atomo (-ų) viduje.

Šie parametrai yra unikalūs kiekvienam orbitalės elektronui, todėl du elektronai negali turėti tiksliai tų pačių keturių kvantinių skaičių verčių, o kiekvieną orbitalę gali užimti daugiausia du elektronai.

Kas yra anglies hibridizacija?

Apibūdinant anglies hibridizaciją, reikia atsižvelgti į tai, kad kiekvienos orbitos savybės (jos forma, energija, dydis ir kt.) Priklauso nuo kiekvieno atomo elektroninės konfigūracijos.

T. y., Kiekvienos orbitos savybės priklauso nuo elektronų išdėstymo kiekviename „apvalkale“ ar lygyje: nuo arčiausiai branduolio esančios iki tolimiausios, dar vadinamos valentiniu apvalkalu.

Atokiausiame lygyje esantys elektronai yra vieninteliai, galintys sudaryti ryšį. Todėl, kai tarp dviejų atomų susidaro cheminis ryšys, susidaro dviejų orbitų (po vieną iš kiekvieno atomo) sutapimas arba superpozicija ir tai yra glaudžiai susiję su molekulių geometrija.

Kaip minėta anksčiau, kiekvieną orbitalę galima užpildyti daugiausia dviem elektronais, tačiau reikia laikytis Aufbau principo, kuriuo orbitalės užpildomos atsižvelgiant į jų energijos lygį (nuo mažiausio iki didžiausio), kaip parodyta. rodo žemiau:

Tokiu būdu pirmiausia užpildomas 1 s lygis, tada 2 s, po to 2 p ir tt, atsižvelgiant į tai, kiek elektronų turi atomas ar jonas.

Taigi hibridizacija yra reiškinys, atitinkantis molekules, nes kiekvienas atomas gali įnešti tik grynus atominius orbitalius (s, p, d, f), o dėl dviejų ar daugiau atominių orbitalų derinio tas pats kiekis hibridinės orbitalės, leidžiančios susieti elementus.

Pagrindinės rūšys

Kaip parodyta žemiau, atominių orbitų formos ir erdvinės orientacijos skiriasi, todėl jų sudėtingumas vis didėja:

Pastebėta, kad yra tik vienas s orbitalės tipas (sferinė forma), trys p orbitalės tipai (lobulinė forma, kai kiekviena skilties kryptis nukreipta į erdvinę ašį), penki d orbitalės tipai ir septyni f orbitalės tipai, kur kiekvieno tipo. Orbitalė turi lygiai tokią pat energiją kaip ir jos rūšis.

Pagrindinės būklės anglies atomas turi šešis elektronus, kurių konfigūracija yra 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Tai reiškia, kad jie turėtų užimti 1 s (du elektronai), 2 s (du elektronai) ir iš dalies 2 p lygį (du likę elektronai) pagal Aufbau principą.

Tai reiškia, kad anglies atomas 2 p orbitalėje turi tik du nesusijusius elektronus, tačiau tokiu būdu neįmanoma paaiškinti metano (CH ₄ ) molekulės susidarymo ar geometrijos ar kitų sudėtingesnių.

Taigi, norint suformuoti šias jungtis, reikia s ir p orbitalių hibridizacijos (anglies atveju), kad būtų galima sukurti naujus hibridinius orbitalius, paaiškinančius net dvigubus ir trigubus ryšius, kur elektronai įgauna stabiliausią konfigūraciją molekulių formavimuisi. .

Sp hibridizacija

Sp ³ hibridizacija susideda iš keturių „hibridinių“ orbitų susidarymo iš grynų 2s, 2p _x , 2p _y ir 2p _z orbitų .

Taigi yra 2 lygio elektronų pertvarkymas, kai yra keturi elektronai, galintys sudaryti keturias jungtis ir jie yra išdėstyti lygiagrečiai, kad turėtų mažiau energijos (didesnis stabilumas).

Pavyzdys yra etileno molekulė (C ₂ H ₄ ), kurios jungtys sudaro atomų 120 ° kampą ir suteikia jai plokštuminę trigonalinę geometriją.

Tokiu atveju susidaro vieninteliai CH ir CC ryšiai (dėl sp ² orbitų ) ir dvigubi CC ryšiai (dėl p orbitalės) , kad susidarytų stabiliausia molekulė.

Sp hibridizacija

Per sp ² hibridizacija , trys "hibridiniai" orbitalės yra generuojami iš gryno 2s orbitinių ir trijų grynų 2p orbitalių. Be to, gaunamas grynas p orbitalis, kuris dalyvauja formuojant dvigubą jungtį (vadinamą pi: „π“).

Pavyzdys yra etileno molekulė (C ₂ H ₄ ), kurios jungtys sudaro atomų 120 ° kampą ir suteikia jai plokštuminę trigonalinę geometriją. Tokiu atveju susidaro vieninteliai CH ir CC ryšiai (dėl sp ² orbitų ) ir dvigubi CC ryšiai (dėl p orbitalės) , kad susidarytų stabiliausia molekulė.