Условия и закономерности гибридизации

Гибридизация орбиталей

Атомные орбитали s, p, и d одного энергетического уровня, имеющие различную форму в свободном атоме, при образовании химической связи с другими атомами могут приобретать одинаковую форму. Этот процесс называется гибридизацией атомных орбиталей. Идею о гибридизации выдвинул Л. Полинг (США, 1931). Гибридизация объясняет пространственную форму молекул и является основой стереохимии – науки о строении химических соединений.

Для возникновения гибридных орбиталей необходимо соблюдение трех условий.

1 Атомные орбитали, участвующие в гибридизации, должны иметь близкую энергию, поэтому гибридизируются орбитали одного энергетического уровня: 2s и 2p, 3s, 3p и 3d и т.д.

2. Гибридизирующиеся орбитали должны хорошо перекрываться, поэтому во всех типах гибридизации участвует s-орбиталь, которая хорошо перекрывается с другими орбиталями.

3. В гибридизации могут участвовать атомные орбитали с достаточно высокой электронной плотностью. При удалении атомных орбиталей от ядра (с ростом главного квантового числа n) они становятся более расплывчатыми, поэтому более устойчивая гибридизация осуществляется в атомах элементов, расположенных во втором и третьем периодах.

Основная закономерность гибридизации состоит в том, число гибридных орбиталей всегда равно суммарному числу исходных орбиталей. К примеру, если в гибридизации участвует одна s-АО и две p-АО, то число образующихся гибридных орбиталей будет равно трем.

Гибридизация сопровождается изменением формы орбиталей. Гибридные орбитали (они обозначаются символом q) вытянуты в одну сторону от ядра в большей степени, чем в другую (рис. 21) Поэтому химические связи с участием гибридных орбиталей обладают бóльшей прочностью, чем связи с участием негибридных («чистых») орбиталей.

Рис. 21. Форма гибридной орбитали

На гибридизацию энергия затрачивается, поэтому сам по себе процесс гибридизации энергетически не выгоден. Но, благодаря образованию более прочных химических связей, энергия, затрачиваемая на гибридизацию, компенсируется со значительным выигрышем.

Дата добавления: 2014-12-16