Hiilen hybridisaatio sen koostumuksessa, tyypeissä ja niiden ominaisuuksissa



hiilihybridisaatio Tähän kuuluu kahden puhtaan atomi-orbitaalin yhdistelmä uuden "hybridi" -molekyylin orbitaalin muodostamiseksi, jolla on omat ominaisuutensa. Atomisorbitaation käsite antaa paremman selityksen kuin edellinen kiertoradan käsite, jotta voidaan määrittää likiarvo siitä, missä on suurempi todennäköisyys löytää elektroni atomin sisällä.

Toisin sanoen atomiatraali on kvanttimekaniikan esitys, joka antaa ajatuksen elektronin tai elektronien parin sijainnista tietyssä atomin alueella, jossa kukin kiertorata määritellään sen numeroiden arvojen mukaan kvantti.

Kvanttiluvut kuvaavat järjestelmän tilaa (kuten atomin sisällä olevan elektronin) tietyllä hetkellä, elektronin (n) energialla, kulmamomentilla, jota se kuvaa liikkeensa (l), magneettisen momentin, joka liittyy (m) ja elektronin spin liikkumalla atomin sisällä.

Nämä parametrit ovat yksilöllisiä kullekin elektronille kiertoradalla, joten kahdella elektronilla ei voi olla täsmälleen samoja arvoja neljältä kvanttiluvulta ja kukin orbitaali voi olla korkeintaan kahden elektronin käytössä..

indeksi

  • 1 Mikä on hiilihybridisaatio??
  • 2 Tärkeimmät tyypit
    • 2.1 Sp3-hybridisaatio
    • 2.2 Hybridisaatio sp2
  • 3 Viitteet

Mikä on hiilen hybridisaatio?

Hiilen hybridisaation kuvaamiseksi on otettava huomioon, että kunkin kiertoradan ominaisuudet (sen muoto, energia, koko jne.) Riippuvat kunkin atomin elektronisesta konfiguraatiosta..

Toisin sanoen kunkin kiertoradan ominaisuudet riippuvat elektronien järjestelystä kussakin "kerroksessa" tai tasolla: lähimmästä ytimestä uloimpaan, tunnetaan myös valenssikerroksena.

Syrjäisimmän tason elektronit ovat ainoat, jotka ovat käytettävissä sidoksen muodostamiseksi. Siksi, kun kahden atomin välille muodostuu kemiallinen sidos, muodostetaan kahden orbitaalin päällekkäisyys tai päällekkäisyys (yksi jokaisesta atomista) ja tämä liittyy läheisesti molekyylien geometriaan.

Kuten edellä todettiin, jokainen kiertorata voidaan täyttää korkeintaan kahdella elektronilla, mutta Aufbau-periaatetta on noudatettava, jolloin kiertoradat täytetään niiden energian tason mukaan (alimmasta korkeimpaan), kuten näkyy alla:

Näin ensimmäinen taso täytetään ensins, sitten 2s, sen jälkeen 2p ja niin edelleen, riippuen siitä kuinka monta elektronia atomilla tai ionilla on.

Täten hybridisaatio on ilmiö, joka vastaa molekyylejä, koska kukin atomi voi tarjota vain puhtaita atomisuojia (s, p, d, F) ja kahden tai useamman atomipallon yhdistelmän vuoksi muodostuu sama määrä hybridi-orbitaaleja, jotka mahdollistavat elementtien väliset yhteydet.

Tärkeimmät tyypit

Atomipalloilla on erilaiset muodot ja tilasuuntaukset, jotka kasvavat monimutkaisuutena, kuten alla on esitetty:

On havaittu, että on vain yksi orbitaalityyppi s (pallomainen muoto), kolme kiertoradan tyyppiä p (lobulaarinen muoto, jossa kukin lohko on suuntautunut avaruusakselille), viisi tyyppistä kiertorataa d ja seitsemän tyyppistä kiertorataa F, jossa jokaisella kiertoradalla on täsmälleen sama energia kuin lajillaan.

Hiiliatomillaan sen pohja-tilassa on kuusi elektronia, joiden konfiguraatio on 1s22s22p2. Toisin sanoen niiden pitäisi olla tasolla 1s (kaksi elektronia), 2s (kaksi elektronia) ja osittain 2p (jäljellä olevat kaksi elektronia) Aufbau-periaatteen mukaisesti.

Tämä tarkoittaa, että hiiliatomissa on vain kaksi paritonta elektronia kiertoradalla 2p, mutta ei ole mahdollista selittää metaanimolekyylin muodostumista tai geometriaa (CH4) tai muu monimutkaisempi.

Joten näiden joukkovelkakirjojen muodostamiseksi tarvitaan orbitaalien hybridisaatio s ja p (hiilen tapauksessa) tuottaa uusia hybridi-orbitaaleja, jotka selittävät jopa kaksois- ja kolmoissidoksia, joissa elektronit hankkivat kaikkein vakaimman konfiguraation molekyylien muodostamiseksi.

Hybridisaatio sp3

Hybridisaatio sp3 koostuu neljän "hybridi" orbitaalin muodostumisesta 2s, 2p orbitaaleistax, 2pja ja 2pz puhdas.

Siten meillä on elektronien uudelleenjärjestely tasolla 2, jossa on neljä elektronia neljän sidoksen muodostamiseksi ja ne on tilattu rinnakkain pienemmällä energialla (suurempi vakaus).

Esimerkki on etyleenimolekyyli (C2H4), joiden linkit muodostavat 120 ° kulman atomien välillä ja tarjoavat tasaisen trigonaalisen geometrian.

Tässä tapauksessa muodostetaan yksinkertaisia ​​C-H- ja C-C-joukkovelkakirjoja (orbitaalien vuoksi) sp2) ja kaksinkertaisen C-C-sidoksen (johtuen orbitaalista p), muodostamaan stabiilin molekyylin.

Hybridisaatio sp2

Sp-hybridisaation kautta2 kolme "hybridi" orbitaalia syntyy puhtaasta 2s: n kiertoradasta ja kolmesta puhtaasta 2p: n kiertoradasta. Lisäksi saadaan puhdas p-orbitaali, joka osallistuu kaksoissidoksen muodostamiseen (kutsutaan pi: "π").

Esimerkki on etyleenimolekyyli (C2H4), joiden sidokset muodostavat 120 ° kulman atomien välillä ja tarjoavat tasaisen trigonaalisen geometrian. Tässä tapauksessa muodostetaan yksinkertaisia ​​C-H- ja C-C-sidoksia (sp orbitaalien vuoksi).2) ja kaksinkertaisen C-C-sidoksen (johtuen p orbitaalista) muodostamaan stabiilin molekyylin.

SP-hybridisaatiolla muodostetaan kaksi "hybridi" orbitaalia puhtaista 2s: n kiertoradasta ja kolmesta puhtaasta 2p: n kiertoradasta. Tällä tavoin muodostetaan kaksi puhdasta p-orbitaalia, jotka osallistuvat kolmoissidoksen muodostumiseen.

Tämän tyyppiselle hybridisaatiolle esitetään asetyleenimolekyyli (C) esimerkkinä2H2), joiden linkit muodostavat 180 ° kulman atomien välillä ja tarjoavat lineaarisen geometrian.

Tätä rakennetta varten on olemassa yksinkertaisia ​​C-H- ja C-C-sidoksia (sp orbitaalien takia) ja kolminkertaisen C-C-sidoksen (eli kaksi pi-sidettä, jotka johtuvat p orbitaaleista) saamiseksi kokoonpanoon, jolla on vähiten elektroninen kumoaminen..

viittaukset

  1. Orbitaalihybridisaatio. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org
  2. Fox, M. A. ja Whitesell, J. K. (2004). Orgaaninen kemia. Haettu osoitteesta books.google.co.ve
  3. Carey, F. A. ja Sundberg, R. J. (2000). Advanced Organic Chemistry: Osa A: Rakenne ja mekanismit. Haettu osoitteesta books.google.co.ve
  4. Anslyn, E. V. ja Dougherty, D.A. (2006). Moderni fyysinen orgaaninen kemia. Haettu osoitteesta books.google.co.ve
  5. Mathur, R. B .; Singh, B. P. ja Pande, S. (2016). Hiilen nanomateriaalit: synteesi, rakenne, ominaisuudet ja sovellukset. Haettu osoitteesta books.google.co.ve