Mikä on orbitaalihybridisaatioteoria? + Esimerkki

Mikä on orbitaalihybridisaatioteoria? + Esimerkki
Anonim

Orbitaalihybridisaatio on ajatus sekoittaa atomipallot uuden muodostaen hybridipallot. Näillä uusilla orbitaaleilla on erilaiset energiat, muodot jne. Kuin alkuperäiset atomirajat. Uudet kiertoradat voivat tällöin päällekkäin muodostaa kemiallisia sidoksia.

Esimerkki on hiiliatomin hybridisaatio metaanissa, CH2. Tiedämme, että kaikki neljä metaanissa olevaa C-H-sidettä vastaavat. Ne osoittavat tavallisen tetraedron kulmiin, jossa sidosnurkat ovat 109,5 °.

Siten hiilellä on oltava neljä orbitaalia, joilla on oikea symmetria sitoutumiseksi neljään vetyatomiin.

Hiiliatomin perustilakokoonpano on # 1s ^ 2 2s ^ 2 2p_x2p_y #.

Näemme tämän kokoonpanon yllä olevan kaavion vasemmalla puolella.

Hiiliatomi voi käyttää kahta oma-aluetta, joissa on kaksi kovalenttista sidosta kahden vetyatomin kanssa, jolloin saadaan CH2. Tämä ei ole metaani.

Hiiliatomi voi myös virittää elektronin 2: n orbitaalista tyhjään 2p-kiertoradaan, kuten edellä katkoviivalla. Tämä antaa neljä yksittäistä miehitettyä orbitaalia.

Kolmen 2p: n kiertoradan kanssa päällekkäin muodostuneilla C-H-sidoksilla olisi 90 °: n sidoskulmat. C-H-sidos, joka muodostuu päällekkäisyydestä 2s-kiertoradan kanssa, olisi jossakin muussa kulmassa. Tämä ei ole metaanin rakenne.

Jos 2s ja 2p orbitaalit sekoitetaan matemaattisesti ("hybridisoitu"), saamme neljä uutta vastaavaa sp³-orbitaalia. Matematiikka ennustaa sidoskulmien olevan 109,5 ° - juuri mitä me näemme metaanissa.

Neljän sidoksen muodostumisesta vapautunut energia kompensoi tarvittavan viritysenergian. Niinpä neljän C-H-sidoksen muodostuminen on energisesti edullista.

Toivottavasti tämä auttaa.