Kako odrediti vrstu hibridizacije u anorganskim spojevima. Vrste ao hibridizacije

Uputa

Razmotrite molekulu najjednostavnijeg zasićeni ugljikovodik metan. Izgleda ovako: CH4. Prostorni model molekule je tetraedar. Atom ugljika stvara veze s četiri atoma vodika koji su potpuno iste duljine i energije. U njima, prema gornjem primjeru, sudjeluju 3 - P elektrona i 1 S - elektron, čija je orbitala počela točno odgovarati orbitalama ostala tri elektrona kao rezultat onoga što se dogodilo. Ova vrsta hibridizacije naziva se sp^3 hibridizacija. Ono je svojstveno svemu krajnjem.

Ali najjednostavniji predstavnik nezasićenih - etilen. Njegova formula je sljedeća: C2H4. Koja je vrsta hibridizacije svojstvena ugljiku u molekuli ove tvari? Kao rezultat toga, formiraju se tri orbitale u obliku asimetričnih "osmica" koje leže u istoj ravnini pod kutom od 120 ^ 0 jedna prema drugoj. Formirani su od 1 - S i 2 - P elektrona. Zadnji 3. P - elektron nije modificirao svoju orbitalu, odnosno ostao je u obliku pravilne "osmice". Ova vrsta hibridizacije naziva se sp^2 hibridizacija.

Kako nastaju veze u molekuli? Dvije hibridizirane orbitale svakog atoma u koje ulaze dva atoma vodika. Treća hibridizirana orbitala formirala je vezu s istom orbitalom druge. Jesu li preostale R orbitale? One se međusobno "privlače" s obje strane ravnine molekule. Između atoma ugljika nastala je veza. Atomima s "dvostrukom" vezom svojstven je sp^2.

A što se događa u molekuli acetilena ili? Njegova formula je sljedeća: C2H2. U svakom atomu ugljika hibridiziraju se samo dva elektrona: 1 - S i 1 - P. Preostale dvije zadržane orbitale u obliku "pravilnih osmica" preklapaju se u ravnini molekule i s obje strane molekule. Zato se ova vrsta hibridizacije naziva sp – hibridizacija. Svojstveno je atomima s trostrukom vezom.

svi riječi, koji postoje u određenom jeziku, mogu se podijeliti u nekoliko skupina. Ovo je važno za određivanje i značenja i gramatičkih funkcija. riječi. Dodijelivši ga određenom tip, možete ga mijenjati u skladu s pravilima, čak i ako ga prije niste vidjeli. Vrste elemenata riječi leksikologija se bavi rnogo sastava jezika.

Trebat će vam

- tekst;
- rječnik.

Uputa

Odaberite riječ koju želite upisati. Njegova pripadnost jednom ili drugom dijelu govora još ne igra ulogu, kao ni njegov oblik i funkcija u rečenici. To može biti apsolutno bilo koja riječ. Ako nije navedeno u zadatku, ispišite prvi koji vam se nađe. Odredite imenuje li predmet, kvalitetu, radnju ili ne. Za ovu postavku, sve riječi dijele se na značajne, zamjeničke, brojeve, službu i uzvik. Prvome tip uključuju imenice, pridjeve, glagole i . Oni označavaju nazive predmeta, svojstva i radnje. Druga vrsta riječi koje imaju funkciju imenovanja su pronominalne. Sposobnost imenovanja je odsutna u vrstama , uskličnika i usluga. To su relativno male skupine riječi, ali ih ima u svima.

Utvrdite može li navedena riječ izraziti pojam. Ova značajka ima riječi značajne jedinice značajne vrste, jer one čine pojmovni raspon bilo kojeg jezika. Međutim, bilo koji broj također pripada kategoriji pojmova, pa prema tome također nosi tu funkciju. Imaju ga i funkcionalne riječi, ali ne i zamjenice i uzvici.

Razmislite kakva bi riječ bila da je u rečenici. Može li biti? To može biti bilo koja riječ značajnog tipa. Ali i ova mogućnost postoji u, kao iu brojci. A evo i službenih riječi igrati sporednu ulogu, ni subjekt ni ni manji članovi ne mogu biti rečenice, kao ni uzvici.

Radi praktičnosti, možete napraviti ploču od četiri stupca od šest redaka. U gornjem retku nazovite odgovarajuće stupce "Vrste riječi", "Ime", "Koncept" i "Mogući biti član rečenice". U prvi lijevi stupac upiši nazive vrsta riječi, ima ih ukupno pet. Odredi koje funkcije navedena riječ ima, a koje nema. U odgovarajući stupac stavite pluseve i. Ako ima pluseva u sva tri stupca, onda je ovo značajan tip. Zamjenički plusevi bit će u prvom i trećem stupcu, u drugom i trećem. Servis riječi mogu izraziti samo pojam, odnosno imaju jedan plus u drugom stupcu. Nasuprot uzvikima u sva tri stupca bit će minusi.

Slični Videi

Hibridizacija je proces dobivanja hibrida - biljaka ili životinja nastalih križanjem različitih sorti i pasmina. Riječ hibrid (hybrida) sa latinski prevodi se kao "mješavina".

Hibridizacija: prirodna i umjetna

Proces hibridizacije temelji se na spajanju u jednu stanicu genetski materijal različite stanice različitih pojedinaca. Postoji razlika između intraspecifičnog i udaljenog, u kojem se javlja veza različite genome. U prirodi prirodna hibridizacija dogodilo i događa se bez ljudske intervencije neprestano. Upravo su se križanjem unutar vrste mijenjale i usavršavale biljke i pojavljivale su se nove vrste i pasmine životinja. S gledišta, dolazi do hibridizacije DNA, nukleinskih kiselina, promjena na atomskim i intraatomskim razinama.

U akademskoj kemiji, hibridizacija se shvaća kao specifična interakcija u molekulama tvari. atomske orbitale. Ali nije stvarno fizički proces, već samo hipotetski model, koncept.

Hibridi u biljnoj proizvodnji

Godine 1694. njemački znanstvenik R. Camerarius predložio je umjetno dobivanje. A 1717. prvi je prešao engleski T. Fairchild različiti tipovi karanfil. Danas se provodi intraspecifična hibridizacija biljaka kako bi se dobile visoko prinosne ili prilagođene, na primjer, sorte otporne na mraz. Hibridizacija oblika i sorti jedna je od metoda oplemenjivanja biljaka. Tako je stvoren ogroman broj modernih sorti usjeva.

Dalekom hibridizacijom, kada se križaju predstavnici različitih vrsta i kombiniraju različiti genomi, dobiveni hibridi u većini slučajeva ne daju potomstvo ili proizvode križanje niske kvalitete. Zato nema smisla ostaviti sjeme hibridnih krastavaca koje je sazrelo u vrtu i svaki put kupiti njihovo sjeme u specijaliziranoj trgovini.

Selekcija u stočarstvu

U svijetu se odvija i prirodna hibridizacija, kako intraspecifična tako i udaljena. Mule su bile poznate čovjeku dvije tisuće godina prije naše ere. A trenutno se mazga i mazga koriste u kućanstvu kao relativno jeftina radna životinja. Istina, takva hibridizacija je interspecifična, stoga su hibridni mužjaci nužno rođeni sterilni. Ženke vrlo rijetko daju potomstvo.

Mula je hibrid kobile i magarca. Hibrid dobiven križanjem pastuha i magarca naziva se hinny. Mule se posebno uzgajaju. Viši su i jači od njuške.

No križanje domaćeg psa s vukom bila je vrlo česta aktivnost među lovcima. Zatim su dobiveni potomci podvrgnuti daljnjoj selekciji, kao rezultat toga stvorene su nove pasmine pasa. Danas je uzgoj životinja važna komponenta uspjeha stočarske industrije. Hibridizacija se provodi ciljano, s fokusom na navedene parametre.

Puno slušamo o hibridima. O njima govore filmovi i knjige, a razmatra ih i znanost. U prva dva izvora, hibridi su vrlo opasna bića. Oni mogu donijeti mnogo zla. Ali hibridizacija nije uvijek loša stvar. Vrlo često je dobro.

Primjer hibridizacije je svaka osoba. Svi smo mi hibridi dvoje ljudi – oca i majke. Dakle, spajanje jajne stanice i spermija također je svojevrsna hibridizacija. Upravo taj mehanizam omogućuje evoluciji da ide naprijed. U ovom slučaju postoji i hibridizacija s negativnim predznakom. Pogledajmo ovaj fenomen općenito.

Opća ideja hibridizacije

Međutim, ne uključuje samo biologija ovaj koncept. I neka je u uvodu razmotren primjer s hibridima kao punopravnim jedinkama neshvatljivog vrsta. Međutim, ovaj se koncept može koristiti u drugim znanostima. I značenje ovog pojma bit će nešto drugačije. Ali u isto vrijeme, još uvijek postoji nešto zajedničko. Riječ je o riječi "sindikat", koja spaja sva moguća značenja ovog pojma.

Gdje postoji ovaj koncept?

Pojam "hibridizacija" koristi se u nizu znanosti. I od većina postojeće discipline presijecaju, onda možemo sa sigurnošću govoriti o upotrebi svakog značenja ovog pojma u bilo kojoj znanosti, na ovaj ili onaj način povezanoj s prirodnim istraživačkim granama. U isto vrijeme, najaktivniji ovaj pojam korišteno u:

Biologija. Odatle je nastao koncept hibrida. Iako, kao i uvijek, kada se sa znanosti prelazi na svakidašnjica došlo je do pogrešnog predstavljanja. Hibrid razumijemo kao jedinku koja je nastala križanjem dviju drugih vrsta. Iako to nije uvijek slučaj.
Kemija. Ovaj koncept podrazumijeva miješanje nekoliko orbitala - svojevrsnih staza za kretanje elektrona.
Biokemija. Ovdje ključni koncept je DNA hibridizacija.

Kao što vidite, treća točka je na spoju dviju znanosti. I to je sasvim normalna praksa. Jedan te isti pojam može tvoriti potpuno različito značenje na spoju dviju znanosti. Pogledajmo pobliže koncept hibridizacije u ovim znanostima.

Što je hibrid?

Hibrid je stvorenje koje je nastalo u procesu hibridizacije. Ovaj koncept se odnosi na biologiju. Hibridi se mogu dobiti i slučajno i namjerno. U prvom slučaju može se pokazati da se radi o životinjama koje nastaju u procesu parenja dviju različitih vrsta bića.

Na primjer, pričaju kako mačke i psi imaju djecu koja nisu jedno od njih. Ponekad se hibridi stvaraju namjerno. Na primjer, kada je trešnja pričvršćena za marelicu, imamo posla s posebnom hibridizacijom.

Hibridizacija u biologiji

Biologija - zanimljiva znanost. A koncept hibridizacije u njemu nije ništa manje fascinantan. Ovaj se pojam odnosi na kombinaciju genetskog materijala različitih stanica u jednu. To mogu biti predstavnici jedne vrste ili nekoliko. Sukladno tome, postoji podjela na takve sorte hibridizacije.

intraspecifična hibridizacija. To je kada dvije jedinke iste vrste stvore potomka. Primjer intraspecifične hibridizacije može se smatrati osobom. Pokazalo se u procesu spajanja zametnih stanica predstavnika jedne biološke vrste.
Interspecifična hibridizacija. To je kada se slične, ali pripadaju različitim vrstama, životinje križaju. Na primjer, hibrid konja i zebre.
udaljena hibridizacija. Tada se predstavnici barem jedne vrste križaju, ali u isto vrijeme nisu ujedinjeni obiteljskim vezama.

Svaka od ovih sorti pomaže ne samo evoluciji. Znanstvenici također aktivno pokušavaju križati različite vrste živih bića. Najbolje djeluje s biljkama. Nekoliko je razloga za to:

različit broj kromosoma. Svaka vrsta ima ne samo određeni broj kromosoma, već i njihov skup. Sve to sprječava reprodukciju potomstva.
Samo hibridne biljke mogu se razmnožavati. A to nije uvijek slučaj.
Samo biljke mogu biti poliploidne. Da bi se biljka razmnožavala, mora postati poliploidna. U slučaju životinja, to je sigurna smrt.
Mogućnost vegetativne hibridizacije. Ovo je vrlo jednostavan i praktičan način za stvaranje hibrida nekoliko biljaka.

To su razlozi zašto je puno lakše i učinkovitije križati dvije biljke. U slučaju životinja, možda će u budućnosti biti moguće postići mogućnost reprodukcije. Ali na ovaj trenutak Službeno mišljenje u biologiji je da hibridne životinje gube sposobnost reprodukcije, jer su te jedinke genetski nestabilne. Stoga nije poznato do čega može dovesti njihovo razmnožavanje.

Vrste hibridizacije u biologiji

Biologija je po svojoj specijalizaciji prilično široka znanost. Postoje dvije vrste hibridizacije koje nudi:

Genetski. Tada se dvije stanice pretvaraju u jednu s jedinstvenim skupom kromosoma.
Biokemijski. Primjer ove vrste je DNA hibridizacija. Tada se komplementarne nukleinske kiseline spajaju u jednu DNK.

Može se podijeliti na velika količina sorte. Ali to smo učinili u prethodnom pododjeljku. Dakle, udaljena i intraspecifična hibridizacija su komponente prvog tipa. I tu se klasifikacija još više proširuje.

Pojam vegetativne hibridizacije

Vegetativna hibridizacija je pojam u biologiji koji označava neku vrstu križanja dviju biljaka, pri čemu se dio jedne vrste ukorijeni na drugu. To jest, hibridizacija se događa zbog kombinacije dva različite dijelove organizam. Da, tako se biljka može okarakterizirati. Uostalom, on također ima svoje vlastite organe, kombinirane u cijeli sustav. Stoga, ako biljku nazivate organizmom, u tome nema ništa loše.

Vegetativna hibridizacija ima niz prednosti. To:

Pogodnost.
Jednostavnost.
Učinkovitost.
Praktičnost.

Ove prednosti čine ovu vrstu križanja vrlo popularnom među vrtlarima. Postoji i nešto poput somatske hibridizacije. Tada se ne križaju zametne stanice, već somatske, odnosno njihovi protoplasti. Ova metoda križanje se provodi kada je nemoguće stvoriti hibrid standardnim spolnim putem između više biljaka.

Hibridizacija u kemiji

Ali sada ćemo malo skrenuti s biologije i govoriti o drugoj znanosti. U kemiji postoji koncept, naziva se "hibridizacija atomskih orbitala". Ovo je vrlo kompliciran pojam, ali ako se malo razumijete u kemiju, onda tu nema ništa komplicirano. Prvo morate objasniti što je orbitala.

Ovo je neka vrsta staze po kojoj se kreće elektron. To su nas učili u školi. A ako se dogodi da te orbitale drugačiji tip miješati da se dobije hibrid. Postoje tri vrste fenomena koji se nazivaju "orbitalna hibridizacija". Ovo su sorte:

sp hibridizacija - jedna s i druga p orbitala;
sp 2 hibridizacija - jedna s i dvije p orbitale;
sp 3 hibridizacija – spojene su jedna s i tri p orbitale.

Ova je tema prilično teška za proučavanje i mora se promatrati neodvojivo od ostatka teorije. Štoviše, koncept hibridizacije orbitala više se tiče kraja ove teme, a ne početka. Uostalom, trebate proučiti sam koncept orbitala, što su one i tako dalje.

zaključke

Dakle, shvatili smo značenje pojma "hibridizacija". Ovo se pokazalo dovoljno zanimljivim. Za mnoge je bilo otkriće da i kemija ima ovaj koncept. Ali ako takvi ljudi to ne znaju, što bi mogli naučiti? I tako, postoji razvoj. Važno je ne prestati trenirati erudiciju, jer će vas to svakako karakterizirati s dobre strane.

Hibridizacija atomskih orbitala i geometrija molekula

Važna karakteristika molekule koja se sastoji od više od dva atoma je njezina geometrijska konfiguracija. Definirano je međusobni dogovor atomske orbitale koje sudjeluju u stvaranju kemijskih veza.

Preklapanje elektronskih oblaka moguće je samo uz određenu međusobnu orijentaciju elektronskih oblaka; u ovom slučaju, područje preklapanja nalazi se u određenom smjeru u odnosu na atome koji međusobno djeluju.

Tablica 1. Hibridizacija orbitala i prostorna konfiguracija molekula

Pobuđeni atom berilija ima konfiguraciju 2s 1 2p 1 , pobuđeni atom bora - 2s 1 2p 2 i pobuđeni atom ugljika - 2s 1 2p 3 . Stoga možemo pretpostaviti da u stvaranju kemijskih veza ne mogu sudjelovati iste, već različite atomske orbitale. Na primjer, u takvim spojevima kao što su BeCl 2 , BeCl 3 , CCl 4 trebaju postojati veze nejednake jakosti i smjera, a σ-veze iz p-orbitala trebaju biti jače od veza iz s-orbitala, jer za p-orbitale postoje povoljniji uvjeti za preklapanje. Međutim, iskustvo pokazuje da su u molekulama koje sadrže središnje atome s različitim valentnim orbitalama (s, p, d) sve veze ekvivalentne. Objašnjenje za to dali su Slater i Pauling. Došli su do zaključka da različite orbitale, ne jako različite po energiji, tvore odgovarajući broj hibridnih orbitala. Hibridne (mješovite) orbitale nastaju iz različitih atomskih orbitala. Broj hibridnih orbitala jednak je broju atomskih orbitala uključenih u hibridizaciju. Hibridne orbitale su iste po obliku elektronskog oblaka i po energiji. U usporedbi s atomskim orbitalama, one su izduženije u smjeru nastanka kemijskih veza i stoga uzrokuju bolje preklapanje elektronskih oblaka.

Hibridizacija atomskih orbitala zahtijeva energiju, pa su hibridne orbitale u izoliranom atomu nestabilne i teže se pretvoriti u čiste AO. Kada se kemijske veze formiraju, hibridne orbitale se stabiliziraju. Zbog jačih veza koje tvore hibridne orbitale, iz sustava se oslobađa više energije i stoga sustav postaje stabilniji.

sp hibridizacija se događa, na primjer, pri stvaranju halogenida Be, Zn, Co i Hg (II). U valentnom stanju svi metalni halogenidi sadrže na odgovarajući razina energije s i p-nespareni elektroni. Kada se molekula formira, jedna s- i jedna p-orbitala formiraju dvije hibridne sp-orbitale pod kutom od 180 o.

sl.3 sp hibridne orbitale

Eksperimentalni podaci pokazuju da su svi halogenidi Be, Zn, Cd i Hg(II) linearni i da su obje veze iste duljine.

sp 2 hibridizacija

Kao rezultat hibridizacije jedne s-orbitale i dvije p-orbitale nastaju tri hibridne sp 2 orbitale, smještene u istoj ravnini pod kutom od 120° jedna prema drugoj. Ovo je, na primjer, konfiguracija molekule BF 3:

sl.4 sp 2 hibridizacija

sp 3 hibridizacija

sp 3 hibridizacija karakteristična je za ugljikove spojeve. Kao rezultat hibridizacije jedne s-orbitale i tri

p-orbitale, nastaju četiri hibridne sp 3 -orbitale, usmjerene na vrhove tetraedra s kutom između orbitala od 109,5 o. Hibridizacija se očituje u potpunoj ekvivalenciji veza ugljikovog atoma s drugim atomima u spojevima, na primjer, u CH 4, CCl 4, C (CH 3) 4 itd.

sl.5 sp 3 hibridizacija

Ako su sve hibridne orbitale vezane za iste atome, tada se veze ne razlikuju jedna od druge. U drugim slučajevima dolazi do malih odstupanja od standardnih veznih kutova. Na primjer, u molekuli vode H 2 O kisik - sp 3 -hibrid, nalazi se u središtu nepravilnog tetraedra, u čijim vrhovima "gledaju" dva atoma vodika i dva usamljena para elektrona (slika 2). Oblik molekule je kutan, ako gledate središta atoma. Vezni kut HOH je 105°, što je prilično blizu teoretskoj vrijednosti od 109°.

sl.6 sp 3 hibridizacija atoma kisika i dušika u molekulama a) H 2 O i b) NCl 3.

Ako nije bilo hibridizacije ("poravnanja" O-H veze), vezni kut HOH bio bi 90° jer bi atomi vodika bili vezani na dvije međusobno okomite p orbitale. U tom bi slučaju naš svijet vjerojatno izgledao potpuno drugačije.

Teorija hibridizacije objašnjava geometriju molekule amonijaka. Kao rezultat hibridizacije 2s i tri 2p dušikove orbitale nastaju četiri sp 3 hibridne orbitale. Konfiguracija molekule je iskrivljeni tetraedar, u čijem formiranju sudjeluju tri hibridne orbitale kemijska veza, a četvrti s parom elektrona ne. kutovi između N-H veze nije jednako 90 o kao u piramidi, ali nije jednako 109,5 o, što odgovara tetraedru.

sl.7 sp 3 - hibridizacija u molekuli amonijaka

Kada amonijak stupa u interakciju s vodikovim ionom, kao rezultat interakcije donora i akceptora nastaje amonijev ion čija je konfiguracija tetraedar.

Hibridizacija također objašnjava razliku u kutu između O-H veze u kutnoj molekuli vode. Kao rezultat hibridizacije 2s i tri 2p kisikove orbitale nastaju četiri sp 3 hibridne orbitale, od kojih su samo dvije uključene u stvaranje kemijske veze, što dovodi do iskrivljenja kuta koji odgovara tetraedru.

sl.8 sp 3 hibridizacija u molekuli vode

Hibridizacija može uključivati ne samo s- i p-, već i d- i f-orbitale.

Kod sp 3 d 2 hibridizacije nastaje 6 ekvivalentnih oblaka. Primjećuje se u spojevima kao što su 4-, 4-. U ovom slučaju molekula ima konfiguraciju oktaedra:

Riža. 9 d 2 sp 3 -hibridizacija u ionu 4-

Ideje o hibridizaciji omogućuju razumijevanje takvih značajki strukture molekula koje se ne mogu objasniti ni na koji drugi način.

Hibridizacija atomskih orbitala (AO) dovodi do pomaka elektronskog oblaka u smjeru stvaranja veze s drugim atomima. Kao rezultat toga, područja preklapanja hibridnih orbitala ispadaju veća nego za čiste orbitale, a snaga veze se povećava.

Hibridizacija atomskih orbitala proces je razumijevanja kako atomi mijenjaju svoje orbitale kada tvore spojeve. Dakle, što je hibridizacija i koje vrste postoje?

Opće karakteristike hibridizacije atomskih orbitala

Hibridizacija atomskih orbitala je proces u kojem se različite orbitale središnjeg atoma miješaju, što rezultira stvaranjem orbitala istih karakteristika.

Hibridizacija se događa tijekom stvaranja kovalentne veze.

Hibridna orbitala ima oblik znaka beskonačnosti ili asimetrične obrnute osmice, izdužene od atomske jezgre. Ovaj oblik uzrokuje jače preklapanje hibridnih orbitala s orbitalama (čistim ili hibridnim) drugih atoma nego u slučaju čistih atomskih orbitala i dovodi do stvaranja jačih kovalentnih veza.

Riža. 1. Hibridna orbitala izgled.

Po prvi put, ideju o hibridizaciji atomskih orbitala iznio je američki znanstvenik L. Pauling. Smatrao je da atom koji ulazi u kemijsku vezu ima različite atomske orbitale (s-, p-, d-, f-orbitale), pa kao rezultat dolazi do hibridizacije tih orbitala. Bit procesa je da se iz različitih orbitala formiraju međusobno ekvivalentne atomske orbitale.

Tipovi hibridizacije atomskih orbitala

Postoji nekoliko vrsta hibridizacije:

. Ova vrsta hibridizacije događa se kada se pomiješaju jedna s-orbitala i jedna p-orbitala. Kao rezultat toga, formiraju se dvije punopravne sp-orbitale. Ove se orbitale nalaze atomska jezgra tako da kut između njih iznosi 180 stupnjeva.

Riža. 2. sp hibridizacija.

sp2 hibridizacija. Ova vrsta hibridizacije događa se kada se pomiješaju jedna s-orbitala i dvije p-orbitale. Kao rezultat toga, formiraju se tri hibridne orbitale, koje se nalaze u istoj ravnini pod kutom od 120 stupnjeva jedna prema drugoj.
. Ova vrsta hibridizacije događa se kada se pomiješaju jedna s-orbitala i tri p-orbitale. Kao rezultat toga, formiraju se četiri punopravne sp3 orbitale. Ove su orbitale usmjerene prema vrhu tetraedra i nalaze se pod kutom od 109,28 stupnjeva jedna prema drugoj.

sp3 hibridizacija karakteristična je za mnoge elemente, na primjer, atom ugljika i druge tvari skupine IVA (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4 itd.)

Riža. 3. sp3 hibridizacija.

Ima ih i više složene vrste hibridizacija koja uključuje d-orbitale atoma.

Što smo naučili?

Hibridizacija je složena kemijski proces kada različite orbitale atoma tvore iste (ekvivalentne) hibridne orbitale. Prvi koji je izrazio teoriju hibridizacije bio je Amerikanac L. Pauling. Postoje tri glavne vrste hibridizacije: sp hibridizacija, sp2 hibridizacija, sp3 hibridizacija. Postoje i složenije vrste hibridizacije koje uključuju d-orbitale.

HIBRIDIZACIJA- ovo je pojava interakcije između molekularnih orbitala koje su bliske po energiji i imaju zajedničke elemente simetrije, pri čemu nastaju hibridne orbitale niže energije.

Što se elektronski oblaci uključeni u kemijsko vezivanje u svemiru potpunije preklapaju jedni s drugima, to manje energije imaju elektroni koji se nalaze u području preklapanja i provode vezu, a kemijska veza između tih atoma je jača.

Ponekad su veze između atoma jače nego što se očekuje iz izračuna. Pretpostavlja se da atomska orbitala ima oblik koji joj omogućuje potpunije preklapanje s orbitalom susjednog atoma. Atomska orbitala može promijeniti svoj oblik samo spajanjem s drugim atomskim orbitalama različite simetrije istog atoma. Kao rezultat kombinacije različitih orbitala (s, p, d) nastaju nove atomske orbitale srednjeg oblika, koje se nazivaju hibrid .

Preuređivanje različitih atomskih orbitala u nove orbitale prosječnog oblika naziva se hibridizacija .

Broj hibridnih orbitala jednak je broju originalnih. Dakle, kombinacijom s- i p-orbitala (sp-hibridizacija) nastaju dvije hibridne orbitale koje su međusobno orijentirane pod kutom od 180 °, sl. 3, tablica. 5 i 6.

(s+p) orbitale Dvije sp - orbitale Dvije sp-hibr

orbitale

Slika 3 - sp - Hibridizacija valentnih orbitala

Tablica 6 - Formiranje hibridnih orbitala

Tablica 7 - Nastanak nekih molekula V i VI perioda

Kemijska veza koju tvore elektroni hibridnih orbitala jača je od veze koja uključuje elektrone nehibridnih orbitala, jer tijekom hibridizacije dolazi do preklapanja u više. Hibridne orbitale tvore samo s-veze.

Orbitale koje imaju bliske energije mogu biti podvrgnute hibridizaciji. Za atome s malim nuklearnim nabojem samo su s- i p-orbitale prikladne za hibridizaciju. To je najkarakterističnije za elemente drugog razdoblja grupa II - VI, Tabla. 6 i 7.

U grupama od vrha do dna s povećanjem polumjera atoma, sposobnost stvaranja kovalentne veze slabi, povećava se razlika u energijama s- i p-elektrona, smanjuje se mogućnost njihove hibridizacije.

Elektronske orbitale koje sudjeluju u stvaranju veza i njihova prostorna orijentacija određuju geometrijski oblik molekula.

Linearni oblik molekula. Spojevi koji imaju linearni oblik molekule nastaju preklapanjem:

1. Dvije s-orbitale (s - s veza): H 2, Na 2, K 2 itd.

2. s - i p-orbitale (s - p veza): HC1, HBr itd.

3. Dvije p-orbitale (p - p veza): F 2, C1 2, Br 2 itd.

s–s s–p p–p

Slika 4 - Linearne molekule

Linearni oblik molekula tvore i atomi nekih elemenata II skupine s atomima vodika ili halogena (BeH 2, BeG 2, ZnG 2). Razmotrimo nastanak molekula BeCl 2 . Atom berilija u pobuđenom stanju ima dva nesparena elektrona (2s l i 2p 1), stoga dolazi do sp-hibridizacije, u kojoj se formiraju dvije sp-hibridne orbitale, smještene pod kutom od 180 ° u odnosu na drugu (vidi orbitalna hibridizacija). Kada berilij stupa u interakciju s halogenima, dvije sp-hibridne orbitale atoma berilija preklapaju se s p-orbitalama dvaju atoma klora, što rezultira linearnom molekulom, sl. 5.

Slika 5 - Linearna molekula BeCl 2

trokutasti oblik molekula odvija se u stvaranju borovih i aluminijevih halogenida. Pobuđeni atom bota ima tri nesparena elektrona (2s 1 i 2p 2).Kod stvaranja kemijskih veza dolazi do sp 2 hibridizacije i formiraju se tri sp 2 - hibridne orbitale, koje leže u istoj ravnini i međusobno su orijentirane. pod kutom od 120 °, sl. 6.

(s + p + p) - tri sp 2 - hibrid

orbitals orbitals

Slika 6 - sp 2 -Hibridizacija valentnih orbitala (a) i

trokutasta molekula BCl 3 (b)

Kada bor stupa u interakciju s klorom, tri sp 2 hibridne orbitale atoma bora preklapaju se s p orbitalama triju atoma klora, što rezultira molekulom koja ima oblik ravnog trokuta. Vezni kut u molekuli BCl 3 je 120°.

Tetraedarski oblik molekule karakterističan za spojeve elemenata IV skupine glavna podskupina s halogenima, vodik. Dakle, atom ugljika u pobuđenom stanju ima četiri nesparena elektrona (2s 1 i 2p 3), stoga dolazi do sp-hibridizacije, tijekom koje se formiraju četiri hibridne orbitale, smještene pod kutom od 109,28 ° jedna prema drugoj, sl. 7.

(s + p + p + p) - četiri sp 3 -hibrid

orbitals orbitals

Slika 7 - sp 3 -Hibridizacija valentnih orbitala (a) i

tetraedarska molekula CH 4 (b)

Kada se četiri sp 3 hibridne orbitale atoma ugljika i s orbitale četiri atoma vodika preklapaju, nastaje molekula metana koja ima oblik tetraedra. Vezni kut je 109,28°.

Razmotreno geometrijski oblici molekule (linearne, trokutaste, tetraedarske) su idealne(Gillespiejevo pravilo).

Za razliku od gore razmatranih spojeva, molekule elemenata skupina V i VI glavnih podskupina imaju valentne usamljene parove elektrona, tako da su kutovi između veza manji u usporedbi s idealnim molekulama.

Piramidalni oblik molekula odvija se u formaciji vodikovi spojevi elementi V skupine glavne podskupine. Kada se kemijska veza stvori, primjerice, na atomu dušika, kao i na atomu ugljika, dolazi do sp 3 hibridizacije i formiraju se četiri sp 3 hibridne orbitale, koje su jedna prema drugoj orijentirane pod kutom od 109,28. Ali za razliku od atoma ugljika kod atoma dušika u hibridizaciji ne sudjeluju samo jednoelektronske orbitale(2p 3), ali i dvoelektronski(2s 2). Dakle, od četiri sp 3 hibridne orbitale tri imaju po jedan elektron (jednoelektronska orbitala), te orbitale tvore veze s tri atoma vodika. Četvrta orbitala s nedijeljenim parom elektrona ne sudjeluje u stvaranju veze. Molekula NH 3 ima oblik piramide, sl. osam.

Slika 8 - Piramidalna molekula amonijaka

Na vrhu piramide nalazi se atom dušika, a na uglovima (trokutu) baze atomi vodika. Vezni kut je 107,3°. Odstupanje kuta od tetraedara (109,28°) nastaje zbog odbijanja između usamljenog para elektrona u četvrtoj sp 3 hibridnoj orbitali i veznih parova u ostale tri orbitale, tj. Hibridna orbitala sp 3 s usamljenim parom elektrona odbija ostale tri orbitale N–H veze od sebe, smanjujući kut na 107,3°.

U skladu s Gillespiejevim pravilom: ako središnji atom pripada elementima treće ili sljedećih perioda, a terminalni atomi pripadaju manje elektronegativnim elementima od halogena, tada se stvaranje veza odvija kroz čiste p orbitale i vezne kutove postati » 90 °, dakle, za analoge dušika (P, As, Sb) nije uočena hibridizacija orbitala u molekulama vodikovih spojeva. Na primjer, u formiranju molekule fosfina (PH 3) sudjeluju tri nesparena p-elektrona (3s 2 i 3p 3), čije se elektronske orbitale nalaze u tri međusobno okomita smjera, i s-elektroni tri atoma vodika. Veze su smještene duž tri osi p-orbitala. Rezultirajuće molekule, kao i molekule NH 3, imaju piramidalni oblik, ali za razliku od molekule NH 3, u molekuli PH 3 vezni kut je 93,3 °, au spojevima AsH 3 i SbH 3 91,8 odnosno 91,3 °. °, sl. 9 i tab. četiri.

Slika 9 - Molekula PH 3

Usamljeni par elektrona zauzet će nevezujuću orbitalu.

Kutni oblik molekula tvore vodikove spojeve elemenata VI skupine glavne podskupine. Razmotrene značajke stvaranja veze u spojevima elemenata V. skupine karakteristične su i za vodikove spojeve elemenata VI. Dakle, u molekuli vode atom kisika je, kao i atom dušika, u stanju sp 3 hibridizacije. Od četiri sp 3 hibridne orbitale, dvije imaju po jedan elektron; te orbitale tvore veze s dva atoma vodika.

Druge dvije od četiri sp 3 hibridne orbitale sadrže po jedan usamljeni par elektrona i ne sudjeluju u stvaranju veze.

Molekula H 2 O ima kutni oblik, vezni kut je 104,5°. Odstupanje vrijednosti kuta od tetraedarske je u još većoj mjeri posljedica odbijanja od dva usamljena para elektrona, sl. deset.

Slika 10 - Kutna molekula vode

H 2 S, H 2 Se, H 2 Te imaju samo kutni oblik molekula analozi kisika, stvaranje veza u povezanom H 2 E provodi se kroz čiste p-orbitale(Gillespiejevo pravilo), pa su vezni kutovi »90°. Dakle, u molekulama H 2 S, H 2 Se, H 2 Te oni su redom jednaki 92; 91; 89,5°.

Tablica 8 - Molekule vodikovih spojeva elemenata 2. periode