Hibridisasi kimia sp, sp2, sp3

The hibridisasi kimia adalah "campuran" orbital atom, yang konsepnya diperkenalkan oleh ahli kimia Linus Pauling pada tahun 1931 untuk menampung ketidaksempurnaan Teori Link of Valencia (TEV). Apa ketidaksempurnaan? Ini adalah: geometri molekul dan panjang pautan bersamaan dalam molekul seperti metana (CH₄).

Menurut karena justru dalam orbital atom metana borang C empat ikatan σ empat atom H. 2p orbital, dengan bentuk ∞ (bawah) C adalah serenjang antara satu sama lain, jadi H yang perlu selain daripada satu sama orang lain pada sudut 90º.

Selain itu, orbital 2s (sfera) mengikat kepada C 1s H orbit pada sudut 135 ° berbanding dengan tiga H. lain Walau bagaimanapun, uji kaji mendapati bahawa sudut dalam CH₄ adalah 109.5º dan itu, di samping itu, panjang ikatan C-H adalah bersamaan.

Untuk menjelaskan ini, gabungan orbital atom asal mesti dipertimbangkan untuk membentuk empat orbital hibrid yang merosot (tenaga yang sama). Di sini datang kimia kimia. Apakah orbital hibrid seperti? Ia bergantung kepada orbital atom yang menghasilkannya. Mereka juga mempamerkan campuran ciri-ciri elektronik ini.

Indeks

• 1 sp3 Hibridisasi
  • 1.1 Tafsiran
  • 1.2 Deviasi sudut hubungan
• 2 Hibridisasi sp2
• 3 Hibridisasi sp
• 4 Rujukan

Hibridisasi sp³

Dalam kes CH₄, Hibridisasi C adalah sp³. Dari pendekatan ini, geometri molekul dijelaskan dengan empat orbital sp³ dipisahkan pada 109.5º dan menunjuk ke arah titik-titik tetrahedron.

Dalam imej di atas, anda dapat melihat bagaimana orbital sp³ (hijau) menubuhkan persekitaran elektronik tetrahedron di sekeliling atom (A, iaitu C untuk CH₄).

Mengapa 109.5º dan bukan sudut lain, untuk "menarik" geometri yang berbeza? Alasannya ialah sudut ini meminimumkan penolakan elektronik dari empat atom yang dikaitkan dengan A.

Dengan cara ini, molekul CH₄ boleh diwakili sebagai tetrahedron (geometri molekul tetrahedral).

Jika, bukannya H, C membentuk hubungan dengan kumpulan-kumpulan atom lain, apa yang akan menjadi hibridisasi? Selagi karbon membentuk empat ikatan σ (C-A), hibridasinya akan³.

Ia boleh diandaikan bahawa dalam sebatian organik lain seperti CH₃OH, CCl₄, C (CH₃)₄, C₆H₁₂ (sikloheksana), dan lain-lain, karbon mempunyai hibridisasi sp³.

Ini adalah asas untuk lakaran struktur organik, di mana karbon dengan ikatan mudah mewakili titik perbezaan; iaitu, struktur tidak kekal dalam satah tunggal.

Tafsiran

Apakah tafsiran yang paling mudah untuk orbital hibrid ini tanpa menangani aspek matematik (fungsi gelombang)? Orbital sp³ membayangkan bahawa ia berasal dari empat orbital: satu s dan tiga p.

Kerana gabungan orbital atom sepatutnya ideal, empat orbital sp³ mengakibatkan identiti dan menduduki pelbagai orientasi dalam ruang (seperti dalam orbital p_x, p_dan dan p_z).

Di atas boleh digunakan untuk seluruh hibridisasi yang mungkin: bilangan orbital hibrid yang terbentuk adalah sama dengan orbital atom gabungan. Contohnya, orbital hibrid sp³d² mereka terbentuk dari enam orbital atom: satu s, tiga p dan dua d.

Penyimpangan sudut hubungan

Menurut Teori Penolakan Pasangan Elektronik Lapisan Valencia (VSEPR), sepasang elektron bebas menempa lebih banyak daripada atom yang dihubungkan. Ini menyebabkan pautan berpindah, mengurangkan ketegangan elektronik dan mengalihkan 109.5º sudut:

Sebagai contoh, di dalam molekul air, atom H terikat kepada orbital sp³ (dalam hijau), dan juga pasang elektron tidak dikongsi ":" menduduki orbital ini.

The repulsions of these pairs of electrons biasanya diwakili sebagai "dua globes with eyes", yang, karena jumlahnya, mengusir dua ikatan σ O-H.

Oleh itu, di dalam air sudut sambungan benar-benar 105º, bukannya 109,5º yang diharapkan untuk geometri tetrahedral.

Apakah geometri apa yang ada pada H?₂O? Ia mempunyai geometri sudut. Mengapa? Oleh kerana walaupun geometri elektronik adalah tetrahedral, dua pasang elektron bukan ikut membebaskan daripadanya kepada geometri molekular sudut.

Hibridisasi sp²

Apabila atom menggabungkan dua p dan satu orbital, ia menghasilkan tiga orbital hibrid sp²; Walau bagaimanapun, p orbit kekal tidak berubah (kerana mereka adalah tiga), yang diwakili sebagai bar oren dalam imej di atas.

Di sini, tiga orbital sp² mereka hijau untuk menyerlahkan perbezaan mereka dari oren bar: orbit "tulen".

Atom dengan hibridisasi sp² boleh digambarkan sebagai lantai trigonal yang rata (segitiga yang ditarik dengan orbital sp² warna hijau), dengan simpangnya dipisahkan oleh 120º sudut dan berserenjang dengan bar.

Dan apakah peranan yang dimainkan oleh permainan orbit murni? Bahawa membentuk ikatan berganda (=). Orbital sp² membenarkan pembentukan tiga ikatan σ, sementara ikatan tulen π yang ikatan π (ikatan rangkap dua atau tiga menunjukkan satu atau dua ikatan π).

Sebagai contoh, untuk menggambar kumpulan karbonil dan struktur molekul formaldehida (H₂C = O), hasil seperti berikut:

Orbital sp² kedua-dua C dan O membentuk ikatan σ, manakala orbital tulen mereka membentuk ikatan π (segiempat oren).

Ia dapat dilihat bagaimana kumpulan elektronik lain (atom H dan pasangan elektron tidak dikongsi) terletak di orbital sp yang lain.², dipisahkan oleh 120º.

Hibridisasi sp

Imej atas menunjukkan atom A dengan hibridisasi sp. Di sini, satu orbit dan orbit menggabungkan untuk menghasilkan dua orbital sp yang degenerate. Walau bagaimanapun, sekarang dua orbital p yang tulen tetap tidak berubah, yang membolehkan A membentuk dua ikatan berganda atau ikatan triple (≡).

Dalam erti kata lain: jika dalam struktur C mematuhi di atas (= C = atau C≡C), maka hibridasinya adalah sp. Untuk atom kurang ilustrasi lain - seperti logam peralihan - penerangan geometri elektronik dan molekul rumit kerana orbital d dan bahkan orbital f juga dipertimbangkan..

Orbital hibrid dipisahkan oleh sudut 180º. Oleh sebab itu, atom yang berkaitan disusun dalam geometri molekul linear (B-A-B). Akhirnya, dalam imej di bawah ini anda dapat melihat struktur anion sianida:

Rujukan

1. Sven. (3 Jun 2006). S-p-Orbitals. [Rajah] Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: commons.wikimedia.org
2. Richard C. Banks. (Mei 2002). Ikatan dan Hibridisasi. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: chemistry.boisestate.edu
3. James. (2018). Pintasan Hibridisasi. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: masterorganicchemistry.com
4. Dr. Ian Hunt. Jabatan Kimia, Universiti Calgary. hibridisasi sp3. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: chem.ucalgary.ca
5. Ikatan Kimia II: Geometri Molekul dan Hibridisasi Orbital Atom Bab 10. [PDF]. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: wou.edu
6. Quimitube (2015). Ikatan kovalen: Pengenalan kepada hibridisasi orbital atom. Diperoleh pada 24 Mei 2018, dari: quimitube.com
7. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat, halaman 51). Mc Graw Hill.