Гибридизация атомных орбиталей

14-Дек-2013 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

В органической ( и неорганической химии мы часто встречаем понятие

Гибридизация атомных орбиталей

Гибридизация атомных орбиталей — гипотетический процесс смешения разных (s, p, d, f) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы с возникновением одинаковых орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам.

Обратите внимание на слово «гипотетический» — это значит предположительный, т.е. так химики попытались объяснить явление, когда атом образует большее количество связей, чем он может образовать в основном (невозбужденном) состоянии, когда есть определенное неспаренное число электронов.

Например, возбужденное состояние атома углерода — основа органической химии:

Гибридизация атомных орбиталей происходит когда образуется ковалентная связь, и образуется она тогда, когда это энергетически более выгодно.

1 пример: смешение s- и двух p-орбиталей (2 другие остаются негибридными): Sp-гибридизация атомных орбиталей: молекула будет иметь линейную форму (180^o) (у алкинов)

Примеры неорганических соединений: BeF₂ (F-B-F) , CO₂ (O=C=O), NO₂⁺ (O=N⁺=O)

2 пример: смешение s- и трех p-орбиталей (одна p-орбиталь останется негибридной) : Sp²-гибридизация атомных орбиталей: молекула будет иметь треугольную форму (120^o) (у алкенов)

Примеры неорганических соединений: BF₃, ион NO₃^—, ион CO₃^2-

3 пример: смешение s- и четырех p-орбиталей: Sp³-гибридизация атомных орбиталей: молекула будет иметь тетраэдрическую форму (109,5^o) (у алканов)

строение тройной связи

Примеры неорганических соединений: CH₄, ион ClO₄^—, ион SO₄^2-, ион NH₄⁺

Возможна гибридизация атомных орбиталей, затрагивающая и d-орбиталь:

Чтобы определить тип гибридизации и форму химической частицы, поступают следующим образом:

находят центральный атом и определяют число σ-связей (по числу концевых атомов);

определяют степени окисления атомов в частице;

составляют электронную конфигурацию центрального атома в нужной степени окисления;

если это необходимо, проделывают то же самое для концевых атомов;

изображают схему распределения валентных электронов центрального атома по орбиталям, при этом, вопреки правилу Гунда, максимально спаривают электроны;

отмечают орбитали, участвующие в образовании связей с концевыми атомами;

определяют тип гибридизации, учитывая все орбитали, участвующие в образовании связи, а также неподеленные электроны; если валентных орбиталей недостаточно, используют орбитали последующих энергетических уровней;

по типу гибридизации определяют геометрию химической частицы.