Hybridizácia uhlíka v tom, čo sa skladá, typy a ich vlastnosti



uhlíkovej hybridizácie Zahŕňa kombináciu dvoch čistých atómových orbitálov na vytvorenie nového "hybridného" molekulového orbitálu s vlastnými vlastnosťami. Pojem atómový orbitál dáva lepšie vysvetlenie ako predchádzajúca koncepcia orbity, na stanovenie aproximácie, kde je väčšia pravdepodobnosť nájdenia elektrónu vo vnútri atómu..

Inými slovami, atómový orbital je reprezentácia kvantovej mechaniky, aby sme dali predstavu o polohe elektrónu alebo páru elektrónov v určitej oblasti v atóme, kde každý orbitál je definovaný podľa hodnôt jeho čísel. kvantum.

Kvantové čísla opisujú stav systému (podobne ako elektrón vo vnútri atómu) v určitom okamihu, prostredníctvom energie, ktorá patrí do elektrónu (n), moment hybnosti, ktorý opisuje v pohybe (l), magnetický moment súvisiaci (m) a rotácia elektrónu pri pohybe vnútri atómu (atómov).

Tieto parametre sú jedinečné pre každý elektrón v orbitáli, takže dva elektróny nemôžu mať presne rovnaké hodnoty štyroch kvantových čísel a každý orbitál môže byť obsadený najviac dvoma elektrónmi najviac.

index

  • 1 Čo je to uhlíková hybridizácia??
  • 2 Hlavné typy
    • 2.1 Sp3 hybridizácia
    • 2.2 Hybridizačná sp2
  • 3 Odkazy

Čo je to hybridizácia uhlíka?

Na opísanie hybridizácie uhlíka je potrebné vziať do úvahy, že charakteristiky každého orbitálu (jeho tvar, energia, veľkosť, atď.) Závisia od elektronickej konfigurácie každého atómu..

To znamená, že charakteristiky každého orbitálu závisia od usporiadania elektrónov v každej "vrstve" alebo úrovni: od najbližšieho k jadru až po najvzdialenejšie, tiež známe ako valenčná vrstva.

Elektrony najvzdialenejšej úrovne sú jediné, ktoré sú k dispozícii na vytvorenie väzby. Preto, keď je medzi dvoma atómami vytvorená chemická väzba, generuje sa prekrytie alebo prekrytie dvoch orbitálov (jedného z každého atómu), čo úzko súvisí s geometriou molekúl..

Ako bolo uvedené vyššie, každý orbitál môže byť naplnený maximálne dvoma elektrónmi, ale musí byť dodržaný princíp Aufbau, podľa ktorého sú orbitály naplnené podľa ich energetickej úrovne (od najnižšej po najvyššiu), ako sú napr. ukazuje nižšie:

Týmto spôsobom sa naplní prvá úroveňs, potom 2s, nasleduje 2p a tak ďalej, v závislosti od toho, koľko elektrónov má atóm alebo ión.

Hybridizácia je teda jav, ktorý zodpovedá molekulám, pretože každý atóm môže poskytnúť iba čisté atómové orbitály (s, p, d, F) a v dôsledku kombinácie dvoch alebo viacerých atómových orbitálov sa vytvorí rovnaký počet hybridných orbitálov, ktoré umožňujú prepojenie medzi prvkami..

Hlavné typy

Atómové orbitály majú rôzne tvary a priestorové orientácie, čím sa zvyšuje ich zložitosť, ako je uvedené nižšie:

Pozoruje sa, že existuje len jeden typ orbitálu s (sférický tvar), tri typy orbitálu p (lobulárny tvar, kde každý lalok je orientovaný na priestorovú os), päť typov orbitálu d a sedem typov orbitálu F, kde každý typ orbitálu má presne rovnakú energiu ako jeho druh.

Atóm uhlíka v základnom stave má šesť elektrónov, ktorých konfigurácia je 1s22s22p2. To znamená, že by mali obsadiť 1. úroveňs (dva elektróny), 2s (dva elektróny) a čiastočne 2p (zostávajúce dva elektróny) podľa princípu Aufbau.

To znamená, že atóm uhlíka má v orbitáli 2 len dva nepárové elektrónyp, ale nie je možné vysvetliť tvorbu alebo geometriu molekuly metánu (CH4) alebo iné zložitejšie.

Takže na vytvorenie týchto dlhopisov potrebujete hybridizáciu orbitálov s a p (v prípade uhlíka), vytvárať nové hybridné orbitály, ktoré vysvetľujú aj dvojité a trojité väzby, kde elektróny získavajú najstabilnejšiu konfiguráciu na tvorbu molekúl.

Hybridizácia sp3

Hybridizácia sp3 pozostáva zo vytvorenia štyroch "hybridných" orbitálov z 2s, 2p orbitálovx, 2pa a 2pz rýdze.

Máme teda preskupenie elektrónov na úrovni 2, kde sú k dispozícii štyri elektróny na vytvorenie štyroch väzieb a sú usporiadané paralelne, aby mali nižšiu energiu (väčšiu stabilitu)..

Príkladom je molekula etylénu (C2H4), ktorých spoje vytvárajú 120 ° uhly medzi atómami a poskytujú plochú trigonálnu geometriu.

V tomto prípade sa vytvoria jednoduché väzby C-H a C-C (v dôsledku orbitálov) sp2) a dvojitou väzbou C-C (v dôsledku orbitálu p), aby sa vytvorila najstabilnejšia molekula.

Hybridizácia sp2

Prostredníctvom sp hybridizácie2 tri "hybridné" orbity sú generované z čistého orbitálu 2s a troch čistých 2p orbitálov. Okrem toho sa získa čistý p orbitál, ktorý sa podieľa na tvorbe dvojitej väzby (nazývanej pi: "π")..

Príkladom je molekula etylénu (C2H4), ktorých väzby tvoria 120 ° uhly medzi atómami a poskytujú plochú trigonálnu geometriu. V tomto prípade sa vytvoria jednoduché väzby C-H a C-C (kvôli sp orbitálom).2) a dvojitou väzbou C-C (v dôsledku orbitálu p) za vzniku najstabilnejšej molekuly.

Sp hybridizáciou sa vytvoria dva "hybridné" orbitály z čistého 2s orbitálu a troch čistých 2p orbitálov. Týmto spôsobom sa vytvoria dva čisté p orbitály, ktoré sa podieľajú na tvorbe trojitej väzby.

Pre tento typ hybridizácie je ako príklad uvedená molekula acetylénu (C)2H2), ktorých spojenia tvoria 180 ° uhly medzi atómami a poskytujú lineárnu geometriu.

Pre túto štruktúru existujú jednoduché väzby C-H a C-C (v dôsledku sp orbitálií) a trojitá väzba C-C (to znamená dve pi väzby v dôsledku p orbitálov), aby sa získala konfigurácia s najmenej elektronickým odpudzovaním..

referencie

  1. Orbitálna hybridizácia. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Fox, M. A. a Whitesell, J. K. (2004). Organická chémia. Zdroj: books.google.co.ve
  3. Carey, F.A., a Sundberg, R.J. (2000). Pokročilá organická chémia: Časť A: Štruktúra a mechanizmy. Zdroj: books.google.co.ve
  4. Anslyn, E. V. a Dougherty, D. A. (2006). Moderná fyzikálna organická chémia. Zdroj: books.google.co.ve
  5. Mathur, R.B.; Singh, B. P. a Pande, S. (2016). Uhlíkové nanomateriály: syntéza, štruktúra, vlastnosti a aplikácie. Zdroj: books.google.co.ve