Гібридизація атомних електронних орбіталей

Часто атом утворює зв’язки за рахунок електронів, що перебувають на різних енергетичних рівнях. Наприклад, атом берилію в незбудженому стані не містить неспарених електронів (1s²2s²), тому щоб набути здатності до утворення хімічних зв’язків атом берилію повинен перейти у збуджений стан (1s²2s¹2p¹). У збудженому стані атом берилію має два неспарених електрони, розташованих на 2s i 2p-орбіталях. При цьому відбувається так звана гібридизація: вихідні форми електронних хмар (орбіталей) взаємно змінюються і утворюються хмари (орбіталі) нових інших форм.

На малюнку схематично зображено гібридизовану sp-орбіталь, яка виникла внаслідок комбінації хмар s i p-електронів. Гібридизована sp-хмара більш витягнута по один бік від ядра, тому хімічний зв’язок, утворений за рахунок гібридизованої хмари, повинен бути міцнішим, ніж зв’язок, що виник внаслідок перекривання окремих хмар s- i p-електронів.

Розглянутий випадок гібридизації однієї s- і однієї р-орбіталі, що приводить до утворення двох sp- орбіталей, називається sp-гібридизацією. sp-орбіталі орієнтовані у протилежних напрямках. Звідси хімічні зв’язки, утворені за їх участю, також розташовуються під кутом 180⁰, що зумовлює лінійну будову таких молекул, як ВеСІ₂, BeF₂ тощо.

Внаслідок комбінації хмар одного s- і двох р-електронів утворюються три гібридизовані хмари, розташовані одна відносно одної під кутом 120⁰. Під таким самим кутом розташовуються зв’язки, що виникли за їх участю. Внаслідок sp²-гібридизації молекула BСl₃ має форму правильного плоского трикутника, в центрі якого розміщені атом бору, а у вершинах - атоми хлору.

Якщо в гибридизації беруть участь одна s- і три р-орбіталі (sp³-гібридизація), то утворюються чотири гібридизовані sp³-орбіталі, які орієнтовані в просторі симетрично відносно чотирьох вершин тетраедра, тобто під кутом 109⁰28’.

Тетраедричне розташування зв’язків характерне для багатьох сполук, в яких вуглець проявляє валентність, що дорівнює чотирьом, наприклад СН₄. Внаслідок sp³-гібридизації орбіталей атома азоту аналогічну структуру має також іон NH .

Дата добавления: 2015-05-24