Hibridizare

Patru orbitali cu hibridizare sp ³

Trei orbitali cu hibridizare sp ²

Hibridizarea (sau hibridizarea ) este un proces de combinație matematică a unui anumit număr de orbitali (s, p, d orbitali) cu un conținut de energie ușor diferit (deci orbitalii de valență) ai aceluiași atom care permite obținerea de noi orbitați hibrizi echivalenți (izoenergetici) cu lobii orientați de-a lungul direcțiilor posibilelor legături pe care le poate forma atomul central al uneia sau mai multor molecule cu alți atomi.

Cea mai importantă caracteristică a orbitalilor hibrizi este „caracterul lor direcțional”. Numărul orbitalilor hibrizi obținuți este egal cu numărul celor care sunt combinate, astfel încât numărul total de orbitali de valență al atomului să nu se schimbe.

Procesul de hibridizare poate fi însoțit de promovarea unuia sau mai multor electroni în orbitali superiori; aceasta implică o cheltuială inițială de energie din partea atomului, care este totuși compensată în mare măsură atunci când se leagă cu alți atomi pentru a forma o moleculă: energia totală a sistemului este de fapt mai mică.

Hibridizarea face posibilă stabilirea formei geometrice a unei molecule sau a unui ion cu metoda lui Gillespie ( 1957 ), care este un rafinament al teoriei dezvoltate deja în 1940 de Nevil Sidgwick și Herbert Marcus Powell .

Hibridizările orbitalilor sep pot fi de următorul tip:

sp (dă naștere la două structuri orbitale hibride și liniare); ^[1] exemple de hibridizare sp se găsesc în moleculele de azot (N ₂ ) dioxid de carbon (CO ₂ ), acetilenă (C ₂ H ₂ ) și fluorură de beriliu (BeF ₂ );
sp ² (dă naștere la trei orbitali hibrizi și structuri trigonale plane); ^[2] exemple de hibridizare sp ² se găsesc în moleculele de trifluorură de bor (BF ₃ ), trioxid de sulf (SO ₃ ), dioxid de sulf (SO ₂ ), etenă (C ₂ H ₄ ), benzen (C ₆ H ₆ ) și grafen ;
sp ³ (dă naștere la patru orbitali hibrizi și structuri tetraedrice). ^[3] exemple de hibridizare sp ³ se găsesc în moleculele de metan (CH ₄ ), amoniac (NH ₃ ), apă (H ₂ O), acid sulfuric (H ₂ SO ₄ ) și acid fosforic (H ₃ PO ₄ ) .

De asemenea, poate apărea hibridizarea tipului sp ³ d și sp ³ d ² . ^[4]

Cum se determină tipul de hibridizare a orbitalilor unui atom

Este posibil să se determine tipul de hibridizare a atomului central al unei molecule. Pornind de la formula structurală, legăturile σ („... nu legăturile π care, legând aceiași doi atomi sunt izodirecționale și constituie o singură zonă de spațiu încărcată electric cu cele anterioare ... prin urmare nu se numără în scopul „hibridizării ...” ^[5] ) format de atomul în cauză și la acestea se adaugă perechile solitare . Apoi deducem starea de hibridizare, ținând cont de faptul că atomul central:

cu hibridizare sp : formează 2 legături σ direcționate la 180 ° una de cealaltă (liniară)
cu hibridizare sp ² : formează 3 legături σ direcționate la 120 ° una de cealaltă (sau: 2 legături σ + 1 pereche solitară) (plană triunghiulară).
cu hibridizare sp ³ : formează 4 legături σ direcționate la 109,5 ° una de cealaltă (sau: 3 legături σ + 1 pereche solitară; sau: 2 legături σ + 2 pereche solitară; ...) (tetraedrică)
cu hibridizare sp ³ d : formează legături 5 σ (bipiramidă trigonală)
cu hibridizare sp ³ d ² : formează 6 legături σ (octaedrice).

Deci, dacă suma legăturilor σ și a perechilor solitare este:

2, starea de hibridizare este sp
3, starea de hibridizare este sp ²
4, starea de hibridizare este sp ³
5, starea de hibridizare este sp ³ d
6, starea de hibridizare este sp ³ d ²

Pornind de la formula brută, pot fi urmați următorii pași:

Scrieți configurația electronică externă a atomului central;
Numărați numărul de legături σ pe care acest atom le formează cu ceilalți atomi ai moleculei;
Promovați cât de mulți electroni este nevoie pentru a forma numărul de legături determinat la pasul 2;
Identificați care și câte orbitale sunt hibridizate, numărând și „perechea singuratică”, dar fără a număra legăturile π.

Primul exemplu

Identificați tipul de hibridizare a atomului C (atomul central) în molecula CH _4.

Scrieți configurația electronică externă a atomului central;

 C 2 s ² 2 p ²

Numărați numărul de legături pe care acest atom le formează cu ceilalți atomi ai moleculei (adică vedeți cu câți atomi este legat);

Carbonul din molecula CH ₄ formează 4 legături σ (se leagă cu 4 hidrogeni)

Promovați cât de mulți electroni este necesar pentru a forma numărul de legături astfel determinat (scrieți formula structurală);

Este necesar să se promoveze 1 electron pe orbitalii p, pentru a avea 4 electroni nepereche

Identificați care și câte orbitale sunt hibridizate, numărând și „perechea singuratică”, dar fără a număra legăturile π.

Hibridizează 4 orbitali (orbitali 1 s și orbital 3 p ),

 C s p ³

obținându-se astfel 4 orbitai izoenergetici direcționați la 109,5 °: hibridizarea este sp ³ . Fiecare electron nepereche leagă un atom de H.

Al doilea exemplu

Identificați tipul de hibridizare a atomului C (atom central) în ionul HCO ₃ ^-

Scrieți configurația electronică externă a atomului central;

 C 2 s ² 2 p ²

Numărați numărul de legături pe care le formează acest atom cu ceilalți atomi ai moleculei (adică vedeți cu câți atomi este legat);

Carbonul în ion HCO ₃ ^- formează 3 legături σ (se leagă cu 3 oxigeni: 1 oxigen este legat dublu de C, 1 oxigen este legat de C și are o sarcină negativă și 1 oxigen este legat cu legătura σ de C și leagă hidrogenul)

Promovați cât de mulți electroni este necesar pentru a forma numărul de legături astfel determinat (scrieți formula structurală!);

Este necesar să se promoveze 1 electron pe orbitalul p, pentru a avea 4 electroni nepereche (dintre aceștia: 3 sunt folosiți pentru a forma o legătură σ, apoi sunt hibridizați și al patrulea electron formează o legătură pi)

Identificați care și câte orbitale sunt hibridizate, numărând și „perechea singuratică”, dar fără a număra legăturile pi.

3 orbitali hibridiza (1 s orbitali orbitali și 2 p), 1 nehibridizate p resturi orbitale pentru a forma legătura π cu O

 C s p ²

obținându-se astfel 3 orbitali degenerați direcționați la 120 °: hibridizarea este sp ² .

Notă

^ Silvestroni , p. 58.
^ Silvestroni , pp. 58-59.
^ Silvestroni , p. 59.
^ Silvestroni , pp. 60-61 .
^ Din Silvestroni P., Fundamentals of chemistry , ed. Zanichelli

Bibliografie

Paolo Silvestroni, Fundamentals of chemistry , ed. A X-a, CEA, 1996, pp. 56-65, ISBN 88-408-0998-8 .
TW Graham Solomons, Organic Chemistry, ed. A 2, Bologna, Zanichelli, 2001, pp. 30-37, ISBN 88-08-09414-6 .
Mario Rippa, Rippa 's Chemistry , Ferrara, Bovolenta - Zanichelli, 2006, pp.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre hibridizare

linkuri externe

( EN ) Hybridization / Hybridization (altă versiune) , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	GND ( DE ) 4160838-0

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei

[1] Silvestroni , p. 58.

[2] Silvestroni , pp. 58-59.

[3] Silvestroni , p. 59.

[4] Silvestroni , pp. 60-61 .

[5] Din Silvestroni P., Fundamentals of chemistry , ed. Zanichelli

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]