Kuidas määrata hübridisatsiooni tüüpi anorgaanilistes ühendites. Ao hübridisatsiooni tüübid

Juhend

Mõelge kõige lihtsamale molekulile küllastunud süsivesinik metaan. See näeb välja selline: CH4. Molekuli ruumiline mudel on tetraeeder. Süsinikuaatom moodustab sidemed nelja vesinikuaatomiga, mis on täpselt sama pikkuse ja energiaga. Eeltoodud näite kohaselt hõlmavad need 3 - P elektroni ja 1 S - elektroni, mille orbitaal on juhtunu tulemusel muutunud täpselt samaks kui ülejäänud kolme elektroni orbitaalid. Seda tüüpi hübridisatsiooni nimetatakse sp^3 hübridisatsiooniks. See on omane kõigele ülimale.

Kuid kõige lihtsam esindaja küllastumata - etüleen. Selle valem on järgmine: C2H4. Mis tüüpi hübridisatsioon on selle aine molekulis sisalduvale süsinikule omane? Selle tulemusena moodustuvad kolm orbitaali asümmeetriliste "kaheksate" kujul, mis asuvad samal tasapinnal üksteise suhtes 120 ^ 0 nurga all. Need moodustasid 1 - S ja 2 - P elektronid. Viimane 3. P - elektron ei muutnud oma orbitaali, see tähendab, et see jäi tavalise "kaheksa" kujule. Seda tüüpi hübridisatsiooni nimetatakse sp^2 hübridisatsiooniks.

Kuidas tekivad molekulis sidemed? Iga aatomi kaks hübridiseeritud orbitaali astusid kokku kahe vesinikuaatomiga. Kolmas hübridiseeritud orbitaal moodustas sideme teise sama orbitaaliga. Kas ülejäänud R-orbitaalid on? Nad "tõmbuvad" üksteise külge mõlemal pool molekuli tasandit. Süsinikuaatomite vahel on tekkinud side. Sp^2 on omane "kaksiksidemega" aatomitele.

Ja mis juhtub atsetüleeni molekulis või? Selle valem on järgmine: C2H2. Igas süsinikuaatomis läbivad hübridisatsiooni ainult kaks elektroni: 1 - S ja 1 - P. Ülejäänud kaks säilinud orbitaali "tavaliste kaheksate" kujul, mis kattuvad molekuli tasapinnas ja mõlemal pool seda. Seetõttu nimetatakse seda tüüpi hübridisatsiooni sp - hübridisatsiooniks. See on omane kolmiksidemega aatomitele.

Kõik sõnad, mis eksisteerib konkreetses keeles, võib jagada mitmeks rühmaks. See on oluline nii tähenduse kui ka grammatiliste funktsioonide määramisel. sõnad. Selle määramine konkreetsele tüüp, saate seda vastavalt reeglitele muuta, isegi kui te pole seda varem näinud. Elementide tüübid sõnad leksikoloogia tegeleb keele rnogo koostisega.

Sa vajad

• - tekst;
• - sõnastik.

Juhend

Valige sõna, mida soovite tippida. Selle kuuluvus ühte või teise kõneosasse ei mängi veel rolli, samuti vorm ja funktsioon lauses. See võib olla täiesti ükskõik milline sõna. Kui seda pole ülesandes märgitud, kirjutage esimene, mis ette tuleb. Tehke kindlaks, kas see nimetab objekti, kvaliteeti, tegevust või mitte. Selle seadistuse jaoks kõik sõnad jagunevad oluliseks, pronominaalseks, numbriliseks, teenindus- ja vahesõnaks. Esimesele tüüp sisaldab nimisõnu, omadussõnu, tegusõnu ja . Need tähistavad objektide, omaduste ja toimingute nimetusi. Teist tüüpi sõnad, millel on nimetamisfunktsioon, on pronominaalsed. Nimede andmise võimalus puudub , vahesõnade ja teenindustüüpide puhul. Need on suhteliselt väikesed sõnarühmad, kuid need on kõigis.

Tehke kindlaks, kas antud sõna on võimeline seda mõistet väljendama. Sellel funktsioonil on sõnad märgilise tüübi olulised üksused, sest need moodustavad mis tahes keele kontseptuaalse ulatuse. Kuid mis tahes arv kuulub ka mõistete kategooriasse ja kannab seega ka seda funktsiooni. Funktsionaalsetel sõnadel on see samuti olemas, aga asesõnadel ja interjektsioonidel mitte.

Mõelge, milline oleks sõna, kui see oleks lauses. Kas võib olla? See võib olla mis tahes olulist tüüpi sõna. Kuid see võimalus on ka sees, nagu ka numbris. Ja siin on ametnikud sõnad mängivad toetavat rolli, ei teema ega ega alaealised liikmed need ei saa olla laused ega ka vahelehüüded.

Mugavuse huvides saate teha neljast kuuest reast koosneva veeru plaadi. Nimetage ülemisel real vastavad veerud "Sõnaliigid", "Nimi", "Mõte" ja "Võimalik olla lause liige". Esimesse vasakpoolsesse veergu kirjuta üles sõnaliikide nimetused, neid on kokku viis. Määrake, millised funktsioonid antud sõnal on ja millised mitte. Vastavasse veergu pane plussid ja. Kui kõigis kolmes veerus on plusse, on see märkimisväärne tüüp. Pronominaalsed plussid on esimeses ja kolmandas veerus ning teises ja kolmandas veerus. Teenindus sõnad saavad väljendada ainult mõistet, see tähendab, et neil on teises veerus üks pluss. Kõigis kolmes veerus on vastassuunalised vahelesegamised miinused.

Seotud videod

Hübridiseerimine on hübriidide – erinevate sortide ja tõugude ristamisest põlvnevate taimede või loomade – saamise protsess. Sõna hübriid (hübriid) koos ladina keel tõlgitakse kui "mix".

Hübridiseerimine: looduslik ja kunstlik

Hübridisatsiooniprotsess põhineb ühinemisel ühes rakus geneetiline materjal erinevatelt indiviididelt pärit erinevad rakud. Erinevus on liigisisesel ja kaugemal, milles ühendus tekib erinevad genoomid. Looduses looduslik hübridisatsioon juhtus ja toimub pidevalt ilma inimese sekkumiseta. Taimed muutusid ja paranesid ning tekkisid uued loomasordid ja -tõud. Vaadeldes toimub DNA, nukleiinhapete hübridiseerumine, muutused aatomi- ja aatomisisesel tasemel.

Akadeemilises keemias mõistetakse hübridisatsiooni kui spetsiifilist interaktsiooni aine molekulides. aatomi orbitaalid. Aga see pole päris füüsiline protsess, vaid hüpoteetiline mudel, kontseptsioon.

Hübriidid taimekasvatuses

1694. aastal tegi saksa teadlane R. Camerarius ettepaneku kunstlikult hankida. Ja 1717. aastal ületas esmakordselt inglane T. Fairchild erinevad tüübid nelk. Tänapäeval tehakse taimede liigisisest hübridiseerimist, et saada saagikaid või kohandatud näiteks külmakindlaid sorte. Vormide ja sortide hübridiseerimine on üks sordiaretuse meetodeid. Seega on loodud tohutul hulgal kaasaegseid põllukultuuride sorte.

Kaughübridisatsiooni korral, kui erinevate liikide esindajaid ristatakse ja kombineeritakse erinevaid genoome, ei anna saadud hübriidid enamasti järglasi ega anna madala kvaliteediga ristandeid. Seetõttu pole mõtet hübriidkurkide seemneid, mis on valminud, aeda jätta ja iga kord osta nende seemneid spetsialiseeritud kauplusest.

Valik loomakasvatuses

Maailmas toimub ka loomulik hübridiseerumine, nii liigisisene kui ka kauge. Muulad on olnud inimestele tuttavad juba kaks tuhat aastat enne meie ajastut. Ja praegu kasutatakse muula ja tibu majapidamises suhteliselt odava tööloomana. Tõsi, selline hübridiseerumine on liikidevaheline, seetõttu sünnivad hübriidisased tingimata steriilselt. Emased annavad järglasi väga harva.

Muul on mära ja eesli hübriid. Täku ja eesli ristamise teel saadud hübriidi nimetatakse hinnyks. Muulad on spetsiaalselt aretatud. Nad on pikemad ja tugevamad kui hinny.

Aga kodukoera ristamine hundiga oli jahimeeste seas väga levinud tegevus. Seejärel allutati saadud järglased täiendavale valikule, mille tulemusena loodi uued koeratõud. Tänapäeval on tõuaretus loomakasvatuse edu oluline komponent. Hübridiseerimine toimub sihipäraselt, keskendudes kindlaksmääratud parameetritele.

Hübriididest kuuleme palju. Nendest räägivad filmid ja raamatud, nendega arvestab ka teadus. Kahes esimeses allikas on hübriidid väga ohtlikud olendid. Nad võivad tuua palju kurja. Kuid hübridiseerimine pole alati halb. Üsna sageli on see hea.

Hübridisatsiooni näide on iga inimene. Me kõik oleme kahe inimese – isa ja ema – hübriidid. Seega on munaraku ja sperma liitmine ka omamoodi hübridisatsioon. Just see mehhanism võimaldab evolutsioonil edasi liikuda. Sel juhul toimub ka negatiivse märgiga hübridisatsioon. Vaatame seda nähtust üldiselt.

Üldine hübridiseerimise idee

Kuid mitte ainult bioloogia ei hõlma see kontseptsioon. Ja sissejuhatuses peeti näidet hübriididega kui arusaamatu täisväärtuslike isenditega. liigid. Seda mõistet saab aga kasutada ka teistes teadustes. Ja selle termini tähendus on mõnevõrra erinev. Kuid samas on siiski midagi ühist. See on sõna "liit", mis ühendab selle termini kõik võimalikud tähendused.

Kus see mõiste eksisteerib?

Mõistet "hübridiseerimine" kasutatakse paljudes teadustes. Ja sellest ajast peale enamik ristuvad olemasolevad distsipliinid, siis võib julgelt rääkida selle mõiste iga tähenduse kasutamisest mistahes teaduses, nii või teisiti, mis on seotud loodusuurimisharudega. Samal ajal kõige aktiivsem see termin kasutatakse:

1. Bioloogia. Siit tuli ka hübriidi mõiste. Kuigi nagu ikka, teaduselt liikudes igapäevane elu on olnud mõningaid valeandmeid. Hübriidi all mõistame isendit, mis on tekkinud kahe teise liigi ristamisel. Kuigi see pole alati nii.
2. Keemia. See mõiste tähendab mitme orbitaali segamist - omamoodi elektronide liikumise teid.
3. Biokeemia. Siin võtmekontseptsioon on DNA hübridisatsioon.

Nagu näete, on kolmas punkt kahe teaduse ristumiskohas. Ja see on täiesti normaalne praktika. Üks ja sama termin võib kahe teaduse ristumiskohas moodustada täiesti erineva tähenduse. Vaatame lähemalt hübridisatsiooni mõistet nendes teadustes.

Mis on hübriid?

Hübriid on olend, kes on hübridiseerumise käigus välja kujunenud. See mõiste viitab bioloogiale. Hübriide saab nii juhuslikult kui ka meelega. Esimesel juhul võivad need osutuda loomadeks, kes on loodud kahe erineva olendiliigi paaritumise protsessis.

Näiteks räägitakse sellest, kuidas kassidel ja koertel on lapsed, kes nende hulka ei kuulu. Mõnikord luuakse hübriidid meelega. Näiteks kui kirss on kinnitatud aprikoosi külge, on meil tegemist spetsiaalse hübridisatsiooniga.

Hübridisatsioon bioloogias

bioloogia – huvitav teadus. Ja selles sisalduv hübridisatsiooni kontseptsioon pole vähem põnev. See termin viitab erinevate rakkude geneetilise materjali ühendamisele üheks. See võib olla kas ühe või mitme liigi esindaja. Sellest lähtuvalt jagatakse sellisteks hübridisatsiooni sortideks.

• liigisisene hübridisatsioon. See on siis, kui kaks sama liigi isendit loovad järglase. Liigisisese hübridisatsiooni näiteks võib pidada inimest. See selgus ühe bioloogilise liigi esindajate sugurakkude ühendamise protsessis.
• Liikidevaheline hübridisatsioon. Seda siis, kui sarnased, kuid eri liikidesse kuuluvad loomad ristuvad. Näiteks hobuse ja sebra hübriid.
• kauge hübridisatsioon. See on siis, kui vähemalt ühe liigi esindajad ristuvad, kuid samal ajal ei ühenda neid perekondlikud sidemed.

Kõik need sordid ei aita mitte ainult evolutsiooni. Teadlased üritavad aktiivselt ristuda ka erinevat tüüpi elusolenditega. See toimib kõige paremini koos taimedega. Sellel on mitu põhjust:

• erinev arv kromosoome. Igal liigil pole mitte ainult teatud arv kromosoome, vaid ka nende komplekt. Kõik see takistab järglaste paljunemist.
• Paljuneda saavad ainult hübriidtaimed. Ja see ei ole alati nii.
• Ainult taimed võivad olla polüploidsed. Et taim saaks paljuneda, peab ta muutuma polüploidseks. Loomade puhul on see kindel surm.
• Vegetatiivse hübridisatsiooni võimalus. See on väga lihtne ja mugav viis mitme taime hübriidide loomiseks.

Need on põhjused, miks kahe taime ristamine on palju lihtsam ja tõhusam. Loomade puhul õnnestub ehk tulevikus saavutada ka paljunemisvõimalus. Aga edasi Sel hetkel Bioloogias on ametlik arvamus, et hübriidloomad kaotavad paljunemisvõime, kuna need isendid on geneetiliselt ebastabiilsed. Seetõttu pole teada, milleni nende paljunemine viia võib.

Hübridisatsiooni tüübid bioloogias

Bioloogia on oma erialalt üsna lai teadus. See pakub kahte tüüpi hübridisatsiooni:

1. Geneetiline. See on siis, kui kaks rakku tehakse üheks ainulaadse kromosoomikomplektiga.
2. Biokeemiline. Selle liigi näide on DNA hübridisatsioon. See on siis, kui komplementaarsed nukleiinhapped ühinevad üheks DNA-ks.

Võib jagada suur kogus sordid. Kuid me tegime seda eelmises alajaotuses. Seega on kaug- ja liigisisene hübridisatsioon esimest tüüpi komponendid. Ja seal laieneb klassifikatsioon veelgi.

Vegetatiivse hübridisatsiooni mõiste

Vegetatiivne hübridisatsioon on bioloogias mõiste, mis tähendab kahe taime omamoodi ristumist, mille käigus osa ühest liigist juurdub teisele. See tähendab, et hübridiseerumine toimub kahe kombinatsiooni tõttu erinevad osad organism. Jah, nii saab taime iseloomustada. Lõppude lõpuks on tal ka oma organid, mis on ühendatud tervikuks. Seega, kui nimetada taime organismiks, pole selles midagi halba.

Vegetatiivsel hübridisatsioonil on mitmeid eeliseid. See:

• Mugavus.
• Lihtsus.
• Tõhusus.
• Praktilisus.

Need eelised muudavad seda tüüpi ristamise aednike seas väga populaarseks. On olemas ka selline asi nagu somaatiline hübridisatsioon. See on siis, kui ristatakse mitte sugurakke, vaid somaatilisi või õigemini nende protoplaste. See meetod ristamine toimub siis, kui mitme taime vahel on võimatu luua hübriidi tavaliste seksuaalsete vahenditega.

Hübridisatsioon keemias

Nüüd aga kaldume bioloogiast veidi kõrvale ja räägime ühest teisest teadusest. Keemias on kontseptsioon, seda nimetatakse "aatomiorbitaalide hübridiseerimiseks". See on väga keeruline termin, aga kui sa keemiast natukene aru saad, siis pole selles midagi keerulist. Kõigepealt peate selgitama, mis on orbitaal.

See on omamoodi tee, mida mööda elektron liigub. Meile õpetati seda koolis. Ja kui juhtub, et need orbitaalid erinevat tüüpi segage hübriidi moodustamiseks. On kolme tüüpi nähtusi, mida nimetatakse "orbitaalseks hübridisatsiooniks". Need on sordid:

• sp hübridisatsioon - üks s ja teine ​​p orbitaal;
• sp 2 hübridisatsioon - üks s ja kaks p orbitaali;
• sp 3 hübridisatsioon - üks s ja kolm p orbitaali on ühendatud.

Seda teemat on üsna raske uurida ja seda tuleb ülejäänud teooriast lahutamatult käsitleda. Pealegi puudutab orbitaalide hübridisatsiooni kontseptsioon pigem selle teema lõppu, mitte algust. Lõppude lõpuks peate uurima orbitaalide kontseptsiooni, mis need on ja nii edasi.

järeldused

Niisiis, me selgitasime välja mõiste "hübridiseerimine" tähendused. See osutub piisavalt huvitavaks. Paljude jaoks oli see avastus, et ka keemial on see mõiste. Aga kui sellised inimesed seda ei teadnud, mida nad võiksid õppida? Ja nii, areng toimub. Oluline on mitte lõpetada eruditsiooni treenimist, sest see iseloomustab sind kindlasti heast küljest.

Aatomiorbitaalide hübridiseerumine ja molekulide geomeetria

Rohkem kui kahest aatomist koosneva molekuli oluline omadus on selle geomeetriline konfiguratsioon. See on määratletud vastastikune kokkulepe aatomiorbitaalid, mis osalevad keemiliste sidemete moodustamises.

Elektronpilvede kattumine on võimalik ainult elektronpilvede teatud vastastikuse orientatsiooni korral; sel juhul paikneb kattuv piirkond interakteeruvate aatomite suhtes teatud suunas.

Tabel 1 Orbitaalide hübridiseerumine ja molekulide ruumiline konfiguratsioon

Ergastatud berülliumi aatomil on konfiguratsioon 2s 1 2p 1, ergastatud boori aatomil - 2s 1 2p 2 ja ergastatud süsiniku aatomil - 2s 1 2p 3. Seetõttu võime eeldada, et keemiliste sidemete moodustumisel võivad osaleda mitte samad, vaid erinevad aatomiorbitaalid. Näiteks sellistes ühendites nagu BeCl 2, BeCl 3, CCl 4 peaksid olema ebavõrdse tugevuse ja suunaga sidemed ning p-orbitaalide σ-sidemed peaksid olema tugevamad kui s-orbitaalide sidemed, sest p-orbitaalide jaoks on kattumiseks soodsamad tingimused. Kogemus näitab aga, et molekulides, mis sisaldavad erinevate valentsorbitaalidega (s, p, d) keskseid aatomeid, on kõik sidemed samaväärsed. Selle seletuse andsid Slater ja Pauling. Nad jõudsid järeldusele, et erinevad orbitaalid, mis ei ole energia poolest väga erinevad, moodustavad vastava arvu hübriidorbitaale. Hübriidsed (sega)orbitaalid moodustuvad erinevatest aatomiorbitaalidest. Hübriidorbitaalide arv on võrdne hübridisatsioonis osalevate aatomiorbitaalide arvuga. Hübriidorbitaalid on elektronpilve kuju ja energia poolest samad. Võrreldes aatomiorbitaalidega on need keemiliste sidemete tekkesuunas piklikumad ja põhjustavad seetõttu elektronpilvede paremat kattumist.

Aatomiorbitaalide hübridiseerimine nõuab energiat, seega on isoleeritud aatomi hübriidorbitaalid ebastabiilsed ja kipuvad muutuma puhasteks AO-deks. Keemiliste sidemete moodustumisel hübriidorbitaalid stabiliseeruvad. Hübriidorbitaalide tekitatud tugevamate sidemete tõttu vabaneb süsteemist rohkem energiat ja seetõttu muutub süsteem stabiilsemaks.

sp hübridisatsioon toimub näiteks Be, Zn, Co ja Hg (II) halogeniidide moodustumisel. Valentsolekus sisaldavad kõik metallhalogeniidid vastavat energia tase s ja p-paarimata elektronid. Molekuli moodustumisel moodustavad üks s- ja üks p-orbitaal kaks hübriidset sp-orbitaali 180 o nurga all.

Joonis 3 sp hübriidorbitaalid

Katseandmed näitavad, et kõik Be, Zn, Cd ja Hg(II) halogeniidid on lineaarsed ja mõlemad sidemed on ühepikkused.

sp 2 hübridisatsioon

Ühe s-orbitaali ja kahe p-orbitaali hübridisatsiooni tulemusena moodustub kolm hübriidset sp 2 orbitaali, mis paiknevad samal tasapinnal üksteise suhtes 120° nurga all. See on näiteks BF 3 molekuli konfiguratsioon:

Joonis 4 sp 2 hübridisatsioon

sp 3 hübridisatsioon

sp 3 hübridisatsioon on iseloomulik süsinikuühenditele. Ühe s-orbitaali ja kolme hübridisatsiooni tulemusena

p-orbitaalid, moodustuvad neli hübriidset sp 3 -orbitaali, mis on suunatud tetraeedri tippudele orbitaalidevahelise nurgaga 109,5 o. Hübridiseerumine väljendub süsinikuaatomi sidemete täielikus samaväärsuses ühendites teiste aatomitega, näiteks CH4-s, CCl4-s, C(CH3)4-s jne.

Joonis 5 sp 3 hübridisatsioon

Kui kõik hübriidorbitaalid on seotud samade aatomitega, siis ei erine need sidemed üksteisest. Muudel juhtudel esinevad väikesed kõrvalekalded standardsetest sidenurkadest. Näiteks veemolekulis H 2 O hapnik - sp 3 -hübriid, asub ebakorrapärase tetraeedri keskmes, mille tippudes "vaatavad" kaks vesinikuaatomit ja kaks üksikut elektronpaari (joonis 2). Molekuli kuju on nurgeline, kui vaadata aatomite keskpunkte. HOH sideme nurk on 105°, mis on üsna lähedane teoreetilisele väärtusele 109°.

Joonis 6 sp 3 hapniku- ja lämmastikuaatomite hübridisatsioon molekulides a) H 2 O ja b) NCl 3.

Kui hübridisatsiooni (“joondamist” ei toimunud) O-H võlakirjad), oleks HOH sideme nurk 90°, kuna vesinikuaatomid oleksid seotud kahe vastastikku risti oleva p-orbitaaliga. Sel juhul näeks meie maailm ilmselt hoopis teistsugune välja.

Hübridisatsiooniteooria selgitab ammoniaagi molekuli geomeetriat. 2s ja kolme 2p lämmastikuorbitaali hübridisatsiooni tulemusena moodustub neli sp 3 hübriidorbitaali. Molekuli konfiguratsioon on moonutatud tetraeeder, mille moodustumisel osaleb kolm hübriidorbitaali keemiline side, ja neljas elektronpaariga mitte. vahelised nurgad N-H sidemed ei ole võrdne 90 o nagu püramiidis, kuid mitte võrdne 109,5 o, mis vastab tetraeedrile.

Joonis 7 sp 3 - hübridiseerumine ammoniaagi molekulis

Kui ammoniaak interakteerub vesinikuiooniga, tekib doonori-aktseptori interaktsiooni tulemusena ammooniumiioon, mille konfiguratsioon on tetraeeder.

Hübridiseerimine selgitab ka vahelise nurga erinevust O-H võlakirjad nurgas veemolekulis. 2s ja kolme 2p hapnikuorbitaali hübridisatsiooni tulemusena moodustub neli hübriidset sp 3 orbitaali, millest ainult kaks osalevad keemilise sideme tekkes, mis toob kaasa tetraeedrile vastava nurga moonutuse.

Joonis 8 sp 3 hübridisatsioon veemolekulis

Hübridisatsioon võib hõlmata mitte ainult s- ja p-, vaid ka d- ja f-orbitaale.

Sp 3 d 2 hübridisatsiooniga moodustub 6 ekvivalentpilve. Seda täheldatakse sellistes ühendites nagu 4-, 4-. Sel juhul on molekulil oktaeedri konfiguratsioon:

Riis. 9 d 2 sp 3 -hübridisatsioon ioonis 4-

Ideed hübridisatsiooni kohta võimaldavad mõista selliseid molekulide struktuuri iseärasusi, mida ei saa kuidagi teisiti seletada.

Aatomiorbitaalide (AO) hübridiseerumine viib elektronipilve nihkumiseni sidemete moodustumise suunas teiste aatomitega. Selle tulemusena osutuvad hübriidorbitaalide kattuvad piirkonnad suuremaks kui puhaste orbitaalide puhul ja sideme tugevus suureneb.

Aatomiorbitaalne hübridisatsioon on protsess, mille käigus saadakse aru, kuidas aatomid ühendite moodustamisel oma orbitaale muudavad. Niisiis, mis on hübridisatsioon ja millised on selle liigid?

Aatomiorbitaalide hübridisatsiooni üldised omadused

Aatomiorbitaalhübridisatsioon on protsess, mille käigus segatakse keskaatomi erinevad orbitaalid, mille tulemusena moodustuvad samade omadustega orbitaalid.

Hübridiseerumine toimub kovalentse sideme moodustumisel.

Hübriidorbitaal on lõpmatuse märgi või asümmeetrilise ümberpööratud kaheksakujulise kujuga, mis on aatomituumast eemale sirutatud. See vorm põhjustab hübriidorbitaalide tugevamat kattumist teiste aatomite orbitaalidega (puhas või hübriid) kui puhaste aatomiorbitaalide puhul ja viib tugevamate kovalentsete sidemete moodustumiseni.

Riis. 1. Hübriidorbitaal välimus.

Esimest korda pakkus aatomiorbitaalide hübridiseerimise idee välja Ameerika teadlane L. Pauling. Ta uskus, et keemilisse sidemesse siseneval aatomil on erinevad aatomiorbitaalid (s-, p-, d-, f-orbitaalid), mille tulemusena toimub nende orbitaalide hübridiseerumine. Protsessi olemus seisneb selles, et erinevatest orbitaalidest moodustuvad üksteisega samaväärsed aatomiorbitaalid.

Aatomiorbitaalide hübridisatsiooni tüübid

Hübridisatsiooni on mitut tüüpi:

• . Seda tüüpi hübridisatsioon toimub siis, kui segunevad üks s-orbitaal ja üks p-orbitaal. Selle tulemusena moodustub kaks täisväärtuslikku sp-orbitaali. Need orbitaalid asuvad aatomituum nii, et nendevaheline nurk on 180 kraadi.

Riis. 2. sp hübridisatsioon.

• sp2 hübridisatsioon. Seda tüüpi hübridisatsioon toimub siis, kui segunevad üks s-orbitaal ja kaks p-orbitaali. Selle tulemusena moodustub kolm hübriidorbitaali, mis asuvad samal tasapinnal üksteise suhtes 120 kraadise nurga all.
• . Seda tüüpi hübridisatsioon toimub siis, kui segunevad üks s-orbitaal ja kolm p-orbitaali. Selle tulemusena moodustub neli täisväärtuslikku sp3 orbitaali. Need orbitaalid on suunatud tetraeedri tippu ja asuvad üksteise suhtes 109,28 kraadise nurga all.

sp3 hübridisatsioon on iseloomulik paljudele elementidele, näiteks süsinikuaatomile ja teistele IVA rühma ainetele (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4 jne)

Riis. 3. sp3 hübridisatsioon.

Neid on ka rohkem keerulised tüübid hübridisatsioon, mis hõlmab aatomite d-orbitaale.

Mida me õppisime?

Hübridiseerimine on keeruline keemiline protsess kui aatomi erinevad orbitaalid moodustavad ühesugused (ekvivalentsed) hübriidorbitaalid. Esimesena avaldas hübridisatsiooniteooriat ameeriklane L. Pauling. Hübridisatsioonil on kolm peamist tüüpi: sp hübridisatsioon, sp2 hübridisatsioon, sp3 hübridisatsioon. On ka keerukamaid hübridisatsioonitüüpe, mis hõlmavad d-orbitaale.

HÜBRIDISEERIMINE- see on energialt lähedaste ja ühiste sümmeetriaelementidega molekulaarorbitaalide interaktsiooni nähtus, mille käigus moodustuvad madalama energiaga hübriidorbitaalid.

Mida täielikumalt kosmoses keemilise sidemega seotud elektronpilved üksteisega kattuvad, seda vähem energiat on kattuvas piirkonnas asuvatel ja sidet teostavatel elektronidel ning seda tugevam on keemiline side nende aatomite vahel.

Mõnikord on aatomitevahelised sidemed tugevamad, kui arvutustes eeldati. Eeldatakse, et aatomiorbitaal võtab sellise kuju, mis võimaldab sellel täielikumalt kattuda naaberaatomi orbitaaliga. Aatomiorbitaal saab oma kuju muuta ainult kombineerides sama aatomi teiste erineva sümmeetriaga aatomiorbitaalidega. Erinevate orbitaalide (s, p, d) kombineerimise tulemusena tekivad uued vahepealse vormiga aatomiorbitaalid, mis on nn. hübriid .

Nimetatakse erinevate aatomiorbitaalide ümberkorraldamist uuteks orbitaalideks, mille kuju on keskmistatud hübridisatsioon .

Hübriidorbitaalide arv on võrdne algsete orbitaalide arvuga. Niisiis, s- ja p-orbitaalide kombinatsiooniga (sp-hübridisatsioon) tekib kaks hübriidorbitaali, mis on orienteeritud üksteise suhtes 180 ° nurga all, joonis 3, tabel. 5 ja 6.

(s+p) orbitaalid Kaks sp - orbitaalid Kaks sp-hübriid

orbitaalid

Joonis 3 - sp - Valentsorbitaalide hübridiseerumine

Tabel 6 – Hübriidorbitaalide teke

Tabel 7 – Mõnede V ja VI perioodi molekulide moodustumine

Hübriidorbitaalide elektronide moodustatud keemiline side on tugevam kui side, mis hõlmab mittehübriidsete orbitaalide elektrone, kuna hübridisatsiooni käigus toimub kattumine rohkem. Hübriidorbitaalid moodustavad ainult s-sidemeid.

Orbitaalid, millel on lähedased energiad, võivad läbida hübridisatsiooni. Väikese tuumalaenguga aatomite puhul sobivad hübridiseerimiseks ainult s- ja p-orbitaalid. See on kõige iseloomulikum II - VI rühma teise perioodi elementidele, tabel. 6 ja 7.

Rühmades ülevalt alla aatomi raadiuse suurenemisega moodustumisvõime kovalentsed sidemed nõrgeneb, s- ja p-elektronide energiate erinevus suureneb, nende hübridiseerumise võimalus väheneb.

Sidemete moodustumisel osalevad elektroonilised orbitaalid ja nende ruumiline orientatsioon määravad molekulide geomeetrilise kuju.

Molekulide lineaarne kuju. Lineaarse molekulaarse kujuga ühendid moodustuvad kattumisel:

1. Kaks s-orbitaali (s - s side): H 2, Na 2, K 2 jne.

2. s - ja p-orbitaalid (s - p side): HC1, HBr jne.

3. Kaks p-orbitaali (p - p side): F 2, C1 2, Br 2 jne.

s–s s–p p–p

Joonis 4 – Lineaarsed molekulid

Molekulide lineaarse vormi moodustavad ka mõnede II rühma elementide aatomid koos vesiniku või halogeeni aatomitega (BeH 2, BeG 2, ZnG 2). Vaatleme BeCl 2 molekulide moodustumist. Ergastatud olekus berülliumi aatomil on kaks paarimata elektroni (2s l ja 2p 1), seetõttu toimub sp-hübridiseerumine, mille käigus moodustuvad kaks sp-hübriidorbitaali, mis paiknevad üksteise suhtes 180° nurga all (vt. orbitaalne hübridisatsioon). Kui berüllium interakteerub halogeenidega, kattuvad berülliumi aatomi kaks sp-hübriidorbitaali kahe klooriaatomi p-orbitaaliga, mille tulemuseks on lineaarne molekul, joonis fig. 5.

Joonis 5 – Lineaarne BeCl2 molekul

molekulide kolmnurkne kuju toimub boori- ja alumiiniumhalogeniidide moodustumisel. Ergastatud bot-aatomil on kolm paaritut elektroni (2s 1 ja 2p 2) Keemiliste sidemete moodustumisel toimub sp 2 hübridiseerumine ja moodustub kolm sp 2 hübriidorbitaali, mis asetsevad samal tasapinnal ja on üksteise suhtes nurga all orienteeritud. 120 °, joon. 6.

(s + p + p) - kolm sp 2 - hübriid

orbitaalid orbitaalid

Joonis 6 - sp 2 - Valentsorbitaalide hübridisatsioon (a) ja

kolmnurkne molekul BCl 3 (b)

Kui boor interakteerub klooriga, kattuvad kolm booriaatomi sp 2 hübriidorbitaali kolme klooriaatomi p-orbitaaliga, mille tulemuseks on lameda kolmnurga kujuline molekul. Sidenurk BCl3 molekulis on 120°.

Molekuli tetraeedriline kuju iseloomulik IV rühma elementide ühenditele peamine alarühm halogeenidega, vesinikuga. Niisiis on ergastatud olekus süsinikuaatomil neli paaristamata elektroni (2s 1 ja 2p 3), seetõttu toimub sp-hübridiseerumine, mille käigus moodustub neli hübriidorbitaali, mis paiknevad üksteise suhtes 109,28 ° nurga all, joonis 1b. 7.

(s + p + p + p) - neli sp 3 -hübriid

orbitaalid orbitaalid

Joonis 7 - sp 3 - Valentsorbitaalide hübridisatsioon (a) ja

tetraeedriline CH 4 molekul (b)

Kui süsinikuaatomi nelja sp 3 hübriidorbitaali ja nelja vesinikuaatomi s orbitaali kattuvad, moodustub metaani molekul, millel on tetraeedri kuju. Ühenduse nurk on 109,28°.

Arvestatud geomeetrilised kujundid molekulid (lineaarsed, kolmnurksed, tetraeedrilised) on ideaalsed(Gillespie reegel).

Erinevalt eelpool vaadeldud ühenditest on põhialarühmade V ja VI rühmade elementide molekulidel valentsüksikud elektronide paarid, mistõttu sidemetevahelised nurgad osutuvad ideaalsete molekulidega võrreldes väiksemaks.

Molekulide püramiidne kuju toimub formatsioonis vesinikuühendid põhialarühma V rühmade elemendid. Kui keemiline side tekib näiteks lämmastikuaatomil, aga ka süsinikuaatomil, toimub sp 3 hübridiseerumine ja moodustub neli sp 3 hübriidorbitaali, mis on orienteeritud üksteise suhtes 109,28 nurga all. Kuid erinevalt süsinikuaatomist lämmastikuaatomi juures ei osale hübridisatsioonis mitte ainult üheelektronilised orbitaalid(2p 3), aga ka kaheelektroonilised(2s 2). Seetõttu on neljast sp 3 hübriidorbitaalist kolmel igaühel üks elektron (üheelektroni orbitaal), need orbitaalid moodustavad sidemeid kolme vesinikuaatomiga. Neljas orbitaal mittejagava elektronpaariga ei osale sidemete moodustamises. NH 3 molekul on püramiidi kujuga, joon. kaheksa.

Joonis 8 – püramiidne ammoniaagi molekul

Püramiidi tipus on lämmastikuaatom ja aluse nurkades (kolmnurgas) vesinikuaatomid. Ühenduse nurk on 107,3°. Nurga kõrvalekalle tetraeedrilisest (109,28°) on tingitud tõrjumisest neljanda sp 3 hübriidorbitaali üksiku elektronpaari ja ülejäänud kolme orbitaali sidepaaride vahel, s.o. Üksiku elektronide paariga sp 3 hübriidorbitaal tõrjub ülejäänud kolm N-H sideme orbitaali endast eemale, vähendades nurga 107,3°-ni.

Vastavalt Gillespie reeglile: kui keskaatom kuulub kolmanda või järgneva perioodi elementide hulka ja terminaalsed aatomid kuuluvad vähem elektronegatiivsete elementide hulka kui halogeenid, siis toimub sidemete moodustumine puhaste p-orbitaalide ja sidenurkade kaudu. muutuda » 90 °, seetõttu ei täheldata lämmastikuanaloogide (P, As, Sb) puhul orbitaalide hübridiseerumist vesinikuühendite molekulides. Näiteks kolm paaritut p-elektroni (3s 2 ja 3p 3), mille elektroonilised orbitaalid paiknevad kolmes üksteisega risti asetsevas suunas, ja kolme vesinikuaatomi s-elektronid osalevad fosfiini molekuli (PH 3) moodustamises. Sidemed paiknevad piki p-orbitaalide kolme telge. Saadud molekulid, nagu ka NH 3 molekulid, on püramiidse kujuga, kuid erinevalt NH 3 molekulist on PH 3 molekulis sidenurk 93,3 ° ning AsH 3 ja SbH 3 ühendites vastavalt 91,8 ja 91,3 °, joon. 9 ja tab. neli.

Joonis 9 – molekul PH 3

Üksik elektronide paar hõivab mittesiduva orbitaali.

Molekulide nurkkuju moodustavad põhialarühma VI rühma elementide vesinikuühendeid. Vaadeldavad sidemete moodustumise tunnused V rühma elementide ühendites on iseloomulikud ka VI rühma elementide vesinikuühenditele. Seega on veemolekulis hapnikuaatom, nagu ka lämmastikuaatom, sp 3 hübridisatsiooni olekus. Neljast sp 3 hübriidorbitaalist on kahel kummalgi üks elektron; need orbitaalid moodustavad sidemeid kahe vesinikuaatomiga.

Ülejäänud kaks neljast sp 3 hübriidorbitaalist sisaldavad igaüks üksikut elektronide paari ega osale sidemete moodustamises.

H 2 O molekul on nurgakujuline, sideme nurk on 104,5°. Nurga väärtuse kõrvalekalle tetraeedrilisest on veelgi suuremal määral tingitud kahe üksiku elektronpaari tõrjumisest, joon. kümme.

Joonis 10 – Nurgeline veemolekul

H 2 S, H 2 Se, H 2 Te on ainult molekulide nurkkujuga hapniku analoogid, sidemete moodustumine ühendatud H2E-s toimub puhaste p-orbitaalide kaudu(Gillespie reegel), seega on sidenurgad »90°. Seega on H 2 S, H 2 Se, H 2 Te molekulides need vastavalt 92; 91; 89,5°.

Tabel 8 - 2. perioodi elementide vesinikuühendite molekulid