Hibridisasi karbon dalam bentuknya, jenis dan ciri-cirinya

The hibridisasi karbon melibatkan gabungan dua orbital atom murni untuk membentuk orbital molekul "hibrida" yang baru dengan ciri-cirinya sendiri. Pengertian orbital atom memberikan penjelasan yang lebih baik daripada konsep orbit sebelumnya, untuk menubuhkan penghampiran di mana terdapat kebarangkalian lebih besar untuk mencari elektron di dalam atom.

Dalam erti kata lain, atom orbit perwakilan mekanik kuantum untuk memberi idea tentang kedudukan pasangan elektron atau elektron di kawasan tertentu di dalam atom, di mana setiap orbit ditakrifkan mengikut nilai-nilai nombor mereka kuantum.

Nombor kuantum menggambarkan keadaan sistem (seperti elektron di dalam atom) pada masa yang diberikan, dengan tenaga yang dimiliki oleh elektron (n), momentum sudut yang dinyatakan dalam pergerakannya (L), momen magnet yang berkaitan (m) dan spin elektron semasa bergerak di dalam atom (s).

Parameter-parameter ini adalah unik untuk setiap elektron dalam orbit, jadi dua elektron tidak boleh mempunyai nilai yang sama persis dari empat nombor kuantum dan setiap orbit boleh diduduki oleh dua elektron paling banyak.

Indeks

• 1 Apakah hibridisasi karbon??
• 2 Jenis utama
  • 2.1 Sp3 Hibridisasi
  • 2.2 Hibridisasi sp2
• 3 Rujukan

Apakah hibridisasi karbon?

Untuk menggambarkan hibridisasi karbon, ia mesti diambil kira bahawa ciri-ciri setiap orbit (bentuk, tenaga, saiz, dan sebagainya) bergantung kepada konfigurasi elektronik setiap atom..

Iaitu, ciri-ciri setiap orbit bergantung pada susunan elektron dalam setiap "lapisan" atau tahap: dari yang paling dekat dengan inti ke paling luar, juga dikenali sebagai lapisan valensi.

Elektron paras terluar adalah satu-satunya yang tersedia untuk membentuk ikatan. Oleh itu, apabila satu ikatan kimia antara dua atom terbentuk bertindih atau tindihan dua orbital (satu setiap atom) dihasilkan dan ini berkait rapat dengan geometri molekul.

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, setiap orbital boleh diisi dengan maksimum dua elektron tetapi prinsip Aufbau yang diikuti, di mana orbital dipenuhi mengikut tahap tenaga mereka (dari terendah kepada tertinggi), kerana menunjukkan di bawah:

Dengan cara ini, tahap 1 diisi terlebih dahulus, maka 2s, diikuti oleh 2p dan sebagainya, bergantung kepada berapa banyak elektron atom atau ion.

Oleh itu, hibridisasi adalah fenomena yang sama dengan molekul, kerana setiap atom boleh memberikan hanya orbital atom murnis, p, d, f) dan, disebabkan oleh gabungan dua atau lebih orbital atom, bilangan orbital hibrid yang sama yang membenarkan hubungan antara elemen terbentuk.

Jenis utama

Orbital atom mempunyai bentuk yang berbeza dan orientasi ruang, meningkatkan kerumitan, seperti ditunjukkan di bawah:

Ia diperhatikan bahawa terdapat hanya satu jenis orbital s (bentuk bulat), tiga jenis orbit p (bentuk lobular, di mana setiap lobus berorientasikan pada paksi spatial), lima jenis orbital d dan tujuh jenis orbit f, di mana setiap jenis orbit mempunyai tenaga yang sama dengan jenisnya.

Atom karbon dalam keadaan dasarnya mempunyai enam elektron, yang konfigurasinya ialah 1s²2s²2p^2. Iaitu, mereka harus menduduki peringkat 1s (dua elektron), 2s (dua elektron) dan sebahagiannya 2p (selebihnya dua elektron) mengikut Prinsip Aufbau.

Ini bermakna bahawa atom karbon hanya mempunyai dua elektron yang tidak berpasangan dalam orbit 2p, tetapi tidak mungkin untuk menjelaskan pembentukan atau geometri molekul metana (CH₄) atau lain-lain yang lebih kompleks.

Oleh itu untuk membentuk bon ini anda memerlukan hibridisasi orbital s dan p (untuk kes karbon), untuk menghasilkan orbital hibrid baru yang menerangkan walaupun ikatan ganda dan tiga, di mana elektron memperoleh konfigurasi yang paling stabil untuk pembentukan molekul.

Hibridisasi sp³

Hibridisasi sp³ terdiri daripada pembentukan empat orbital "hibrid" dari orbital 2s, 2p_x, 2p_dan dan 2p_z cerutu.

Oleh itu, kita mempunyai susunan semula elektron di tahap 2, di mana terdapat empat elektron yang tersedia untuk pembentukan empat ikatan dan mereka diperintahkan selari dengan mempunyai tenaga yang lebih rendah (kestabilan yang lebih besar).

Contohnya ialah molekul etilena (C₂H₄), yang menghubungkannya dengan 120 ° sudut antara atom dan menyediakan geometri trigonal rata.

Dalam kes ini, bon mudah C-H dan C-C dihasilkan (disebabkan oleh orbital) sp²) dan bon C-C berganda (disebabkan oleh orbital p), untuk membentuk molekul yang paling stabil.

Hibridisasi sp²

Melalui sp hibridisasi² orbital tiga hibrid dihasilkan daripada orbital 2s tulen dan tiga orbital 2p tulen. Di samping itu, satu orbital p purba diperolehi yang mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan berganda (dipanggil pi: "π").

Contohnya ialah molekul etilena (C₂H₄), yang bonnya membentuk 120 ° sudut antara atom dan menyediakan geometri trigonal rata. Dalam kes ini, bon mudah C-H dan C-C dihasilkan (disebabkan oleh sp orbital).²) dan ikatan C-C berganda (disebabkan oleh orbit p), untuk membentuk molekul yang paling stabil.

Dengan hibridisasi sp dua orbital "hibrid" ditubuhkan dari orbital 2s tulen dan tiga orbital 2p tulen. Dengan cara ini, dua orbital p yang tulen terbentuk yang mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan triple.

Untuk jenis hibridisasi ini, molekul asetilena (C) dibentangkan sebagai contoh₂H₂), yang menghubungkannya 180 ° sudut antara atom dan menyediakan geometri linier.

Untuk struktur ini mempunyai ikatan tunggal C-H dan C-C (kerana sp orbit) dan ikatan ganda tiga C-C (iaitu, dua ikatan pi kerana p orbit), untuk mendapatkan konfigurasi dengan tolakan elektron yang lebih rendah.

Rujukan

1. Hibridisasi orbit. Diambil dari en.wikipedia.org
2. Fox, M. A., dan Whitesell, J. K. (2004). Kimia Organik. Diperoleh dari books.google.com
3. Carey, F. A., dan Sundberg, R. J. (2000). Kimia Organik Lanjutan: Bahagian A: Struktur dan Mekanisme. Diperoleh dari books.google.com
4. Anslyn, E. V., dan Dougherty, D. A. (2006). Kimia organik fizikal moden. Diperoleh dari books.google.com
5. Mathur, R. B.; Singh, B. P., dan Pande, S. (2016). Nanomaterials Karbon: Sintesis, Struktur, Hartanah dan Aplikasi. Diperoleh dari books.google.com