Гибридизация атомных орбиталей

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:

 

возбужденное состояние углерода

 

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 (180o(у алкинов)

 

гибридизация атомных орбиталей

 

гибридизация атомных орбиталей

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 (120o) (у алкенов)

 

гибридизация алкенов

 

Примеры неорганических соединений: BF3, ион NO3, ион CO32-

 

3 пример: смешение s- и четырех p-орбиталейSp3-гибридизация атомных орбиталей:  молекула будет иметь тетраэдрическую форму (109,5o(у алканов)

 

строение тройной связи

 

Примеры неорганических соединений: CH4, ион ClO4, ион SO42-, ион NH4+

Возможна гибридизация атомных орбиталей, затрагивающая и d-орбиталь:

 

гибридизация атомных орбиталей

 

 

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.

Обсуждение: "Гибридизация атомных орбиталей"

(Правила комментирования)