Ποια είναι η θεωρία της τροχιακής υβριδισμού; + Παράδειγμα

Ποια είναι η θεωρία της τροχιακής υβριδισμού; + Παράδειγμα
Anonim

Ο τροχιακός υβριδισμός είναι η έννοια της ανάμειξης των ατομικών τροχιακών ώστε να σχηματιστούν νέες υβριδικά τροχιακά. Αυτά τα νέα τροχιακά έχουν διαφορετικές ενέργειες, σχήματα, κλπ., Από τα αρχικά ατομικά τροχιακά. Τα νέα τροχιακά μπορούν στη συνέχεια να αλληλεπικαλύπτονται για να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς.

Ένα παράδειγμα είναι η υβριδοποίηση του ατόμου άνθρακα σε μεθάνιο, CH4. Γνωρίζουμε ότι και οι τέσσερις δεσμοί C-H στο μεθάνιο είναι ισοδύναμοι. Δείχνουν προς τις γωνίες ενός κανονικού τετραεδριού με γωνίες δεσμού 109,5 °.

Έτσι, ο άνθρακας πρέπει να έχει τέσσερα τροχιακά με τη σωστή συμμετρία για σύνδεση με τα τέσσερα άτομα υδρογόνου.

Η διαμόρφωση της κατάστασης εδάφους ενός ατόμου άνθρακα είναι # 1s ^ 2 2s ^ 2 2p_x2p_y #.

Μπορούμε να δούμε αυτή τη διαμόρφωση στην αριστερή πλευρά του διαγράμματος παραπάνω.

Το άτομο άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιήσει τα δύο μόνα κατεχόμενα πορτοκαλί του για να σχηματίσει δύο ομοιοπολικούς δεσμούς με δύο άτομα υδρογόνου, αποδίδοντας · CH2. Αυτό δεν είναι μεθάνιο.

Το άτομο άνθρακα μπορεί επίσης να διεγείρει ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό 2s στο κενό τροχιακό 2p, όπως στη διακεκομμένη γραμμή παραπάνω. Αυτό δίνει τέσσερα χωριστά κατειλημμένα τροχιακά.

Οι δεσμοί C-Η που σχηματίζονται με αλληλεπικάλυψη με τα τρία τροχιακά 2p θα έχουν γωνίες δεσμού 90 °. Ο δεσμός C-H που σχηματίζεται από την επικάλυψη με την τροχιά του 2s θα ήταν με κάποια άλλη γωνία. Αυτή δεν είναι η δομή του μεθανίου.

Εάν τα 2s και 2p τροχιακά αναμιχθούν μαθηματικά ("υβριδοποιημένα"), θα έχουμε τέσσερα νέα ισοδύναμα sp-orbitals. Τα μαθηματικά προβλέπουν τις γωνίες δεσμών να είναι 109,5 ° - ακριβώς αυτό που βλέπουμε στο μεθάνιο.

Η ενέργεια που απελευθερώνεται με το σχηματισμό τεσσάρων δεσμών υπερκαλύπτει την απαιτούμενη ενέργεια διέγερσης. Έτσι, ο σχηματισμός τεσσάρων δεσμών C-H είναι ενεργητικά ευνοημένος.

Ελπίζω αυτό να σας βοηθήσει.