Гибридизация атомных орбиталей

При образовании химической связи (ковалентной) чаще всего участвуют орбитали, принадлежащие различным подуровням одного и того же атома. Электронные облака различаются как по форме, так и по энергии. При образовании же связи из разных по форме и энергии орбиталей образование одинаковых по форме и энергии электронных облаков. Происходит это вследствие перераспределения электронной плотности – гибридизация. (В процессе гибридизации образуется столько же гибридных облаков, сколько было негибридных облаков). Процесс гибридизации способствует выигрышу энергии для всей молекулы. Это связано с тем, что у гибридных орбиталей. Электронная плотность в сильной степени смещена к взаимодействующему атому, потенциал энергии в системе повышается, и орбитали дают более прочные и выгодные связи.

Если связь образуется при перекрывании орбиталей по линии, соединяющей ядра атомов, она называется s-связью. Если p-орбитали взаимодействующих атомов ориентированы перпендикулярно оси связи, их перекрывание даёт p-связь.

Примеры:

BeCl₂ sp – гибридизация: s(шар)+p(правильная восьмерка) – образуют 2 sp – облака (по форме – неправильная восьмерка). Валентный угол =180⁰, форма молекулы – плоскостная линейная. Две sp–орбитали могут образовывать две s-связи (BeCl₂, ZnCl₂). Ещё две p-связи могут образовываться, если на двух p-орбиталях, не участвующих в гибридизации, находятся электроны. Пример – молекула ацетилена, C₂H ₂. Молекулы, в которых осуществляется sp–гибридизация, имеют линейную геометрию.

ВН₃ sp² – гибридизация: s(шар)+2p(правильная восьмерка) – образуют 3 sp₂ – облака (по форме – неправильная восьмерка). Валентный угол =120⁰, форма молекулы – плоского треугольника. Три sp²–орбитали могут образовывать три s-связи (BН₃, AlCl ₃). Ещё одна связь (p-связь) может образовываться, если на p-орбитали, не участвующей в гибридизации, находится электрон. Пример - молекула этилена C₂H ₄. Молекулы, в которых осуществляется sp²–гибридизация, имеют плоскую геометрию.

СН₄ sp³ – гибридизация: s(шар)+3p(правильная восьмерка) – образуют 4 sp³ – облака (по форме – неправильная восьмерка). Валентный угол =109⁰28^’ , форма молекулы – тетраэдрическая.

В молекуле метана на каждой из sp³–орбиталей атома углерода находится по одному электрону. Перекрывание с s-орбиталями атомов водорода, на каждой из которых имеется по одному электрону, приводит к образованию четырёх ковалентных s-связей.

Форма молекулы воды – угловая, так как хоть и sp³ гибридизация, но имеютсяся 2 несвязывающие орбитали (у атома кислорода заполнение оболочек: 2 s²p⁴, валентный угол – 105⁰.

У аммиака – форма молекулы – пирамидальная, валентный угол – 107⁰, sp³ – гибридизация, но имеется одна несвязывающая орбиталь у атома азота (т.е орбиталь с неподеленной парой электронов).

Дата добавления: 2014-01-05