Hvordan bestemme typen hybridisering i uorganiske forbindelser. Typer blant annet hybridisering

Instruksjon

Tenk på molekylet til de enkleste mettet hydrokarbon metan. Den ser slik ut: CH4. Den romlige modellen til et molekyl er et tetraeder. Et karbonatom danner bindinger med fire hydrogenatomer som er nøyaktig like i lengde og energi. I dem, i henhold til eksemplet ovenfor, deltar 3 - P-elektroner og 1 S - et elektron, hvis orbitaler begynte å nøyaktig korrespondere med orbitalene til de tre andre elektronene som et resultat av det som skjedde. Denne typen hybridisering kalles sp^3 hybridisering. Det er iboende i alt det ultimate.

Men den enkleste representanten for umettet - etylen. Formelen er som følger: C2H4. Hvilken type hybridisering er iboende i karbon i molekylet til dette stoffet? Som et resultat dannes tre orbitaler i form av asymmetriske "åttere" som ligger i samme plan i en vinkel på 120 ^ 0 til hverandre. De ble dannet av 1 - S og 2 - P elektroner. Den siste tredje P - elektronet endret ikke sin orbital, det vil si at den forble i form av en vanlig "åtte". Denne typen hybridisering kalles sp^2-hybridisering.

Hvordan dannes bindinger i et molekyl? To hybridiserte orbitaler av hvert atom inngått med to hydrogenatomer. Den tredje hybridiserte orbitalen dannet en binding med den samme orbitalen til en annen. Er de resterende R-orbitalene? De er "tiltrukket" av hverandre på begge sider av molekylets plan. Det er dannet en binding mellom karbonatomene. Det er atomene med en "dobbeltbinding" som sp^2 er iboende i.

Og hva skjer i acetylenmolekylet eller? Formelen er som følger: C2H2. I hvert karbonatom er det bare to elektroner som gjennomgår hybridisering: 1 - S og 1 - P. De resterende to beholdte orbitalene i form av "vanlige åttere" som overlapper i molekylets plan og på begge sider av det. Det er derfor denne typen hybridisering kalles sp - hybridisering. Det er iboende i atomer med en trippelbinding.

Alle ord, som eksisterer på et bestemt språk, kan deles inn i flere grupper. Dette er viktig for å bestemme både betydning og grammatiske funksjoner. ord. Tilordner det til en bestemt type, kan du endre den i henhold til reglene, selv om du ikke har sett den før. Elementtyper ord leksikologi omhandler språkets rnogo-sammensetning.

Du vil trenge

- tekst;
- ordbok.

Instruksjon

Velg ordet du vil skrive. Dens tilhørighet til en eller annen del av talen spiller ennå ikke noen rolle, så vel som dens form og funksjon i en setning. Det kan være absolutt hvilket som helst ord. Hvis det ikke er angitt i oppgaven, skriv ut den første som kommer over. Bestem om det navngir et objekt, kvalitet, handling eller ikke. For denne innstillingen, alle ord er delt inn i signifikant, pronominal, tall, tjeneste og interjeksjon. Til den første type inkludere substantiv, adjektiver, verb og . De angir navn på objekter, kvaliteter og handlinger. Den andre typen ord som har en navnefunksjon er pronominal. Evnen til å navngi er fraværende i , interjeksjon og tjenestetyper. Dette er relativt små grupper av ord, men de er i alle.

Bestem om det gitte ordet er i stand til å uttrykke konseptet. Denne funksjonen har ord betydelige enheter av en betydelig type, fordi de danner det konseptuelle spekteret til ethvert språk. Imidlertid tilhører et hvilket som helst tall også kategorien konsepter, og har følgelig også denne funksjonen. Funksjonelle ord har det også, men ikke pronomen og interjeksjoner.

Tenk på hvordan ordet ville vært hvis det var i en setning. Kan det være? Det kan være et hvilket som helst ord av betydningsfull type. Men denne muligheten er også i, så vel som i tallet. Og her er de offisielle ord spille en birolle, verken subjekt eller heller mindreårige medlemmer de kan ikke være setninger, så vel som interjeksjoner.

For enkelhets skyld kan du lage en plate med fire kolonner med seks rader. På den øverste linjen, navngi de tilsvarende kolonnene "Typer av ord", "Navn", "Konsept" og "Kunne være medlem av setningen." I den første venstre kolonnen skriver du ned navnene på ordtypene, det er fem totalt. Bestem hvilke funksjoner det gitte ordet har og hvilke det ikke har. I den aktuelle kolonnen setter du plussene og. Hvis det er plusser i alle tre kolonnene, er dette en betydelig type. De pronominale plussene vil være i første og tredje kolonne, i andre og tredje. Service ord kan bare uttrykke konseptet, det vil si at de har ett pluss i den andre kolonnen. Motsatt interjeksjoner i alle tre kolonnene vil det være minuser.

Relaterte videoer

Hybridisering er prosessen med å skaffe hybrider - planter eller dyr som stammer fra kryssingen av forskjellige varianter og raser. Ordet hybrid (hybrida) med latin oversettes som "blanding".

Hybridisering: naturlig og kunstig

Hybridiseringsprosessen er basert på forening i én celle genetisk materiale forskjellige celler fra forskjellige individer. Det er en forskjell mellom intraspesifikk og fjern, der forbindelsen oppstår forskjellige genomer. I naturen naturlig hybridisering skjedde og skjer uten menneskelig innblanding konstant. Det var ved avling innen en art at plantene endret seg og forbedret seg og nye varianter og raser av dyr dukket opp. Fra synspunktet er det en hybridisering av DNA, nukleinsyrer, endringer på atom- og intraatomært nivå.

I akademisk kjemi forstås hybridisering som en spesifikk interaksjon i molekylene til et stoff. atomorbitaler. Men det er ikke ekte fysisk prosess, men bare en hypotetisk modell, konsept.

Hybrider i planteproduksjon

I 1694 foreslo den tyske vitenskapsmannen R. Camerarius å skaffe seg kunstig. Og i 1717 krysset den engelske T. Fairchild første gang forskjellige typer nellik. I dag utføres intraspesifikk hybridisering av planter for å oppnå høytytende eller tilpassede for eksempel frostbestandige varianter. Hybridisering av former og varianter er en av metodene for planteavl. Dermed er det laget et stort antall moderne avlingsvarianter.

Med fjernhybridisering, når representanter for forskjellige arter krysses og forskjellige genomer kombineres, gir de resulterende hybridene i de fleste tilfeller ikke avkom eller produserer kryssninger av lav kvalitet. Derfor gir det ingen mening å forlate frøene til hybridagurker som har modnet i hagen, og hver gang å kjøpe frøene deres i en spesialbutikk.

Utvalg i husdyrhold

I verden foregår også naturlig hybridisering, både intraspesifikk og fjern. Muldyr har vært kjent for mennesket i to tusen år før vår tidsregning. Og for tiden brukes muldyret og muggen i husholdningen som et relativt billig arbeidsdyr. Riktignok er slik hybridisering interspesifikk, derfor er hybridhanner nødvendigvis født sterile. Hunnene gir svært sjelden avkom.

Et muldyr er en hybrid av en hoppe og et esel. En hybrid oppnådd ved å krysse en hingst og et esel kalles en hinny. Muldyr er spesielt avlet. De er høyere og sterkere enn en muggen.

Men å krysse en tamhund med en ulv var en veldig vanlig aktivitet blant jegere. Deretter ble det resulterende avkommet utsatt for ytterligere seleksjon, som et resultat ble det opprettet nye raser av hunder. I dag er dyreavl en viktig del av suksessen til husdyrnæringen. Hybridisering utføres målrettet, med fokus på de angitte parameterne.

Vi hører mye om hybrider. Filmer og bøker forteller om dem, og vitenskapen tar dem også i betraktning. I de to første kildene er hybrider svært farlige skapninger. De kan bringe mye ondskap. Men hybridisering er ikke alltid en dårlig ting. Ganske ofte er det bra.

Et eksempel på hybridisering er hver person. Vi er alle hybrider av to mennesker - far og mor. Dermed er sammensmeltingen av egg og sæd også en slags hybridisering. Det er denne mekanismen som gjør at evolusjonen kan gå videre. I dette tilfellet er det også hybridisering med negativt fortegn. La oss se på dette fenomenet generelt.

Generell idé om hybridisering

Imidlertid inkluderer ikke bare biologi dette konseptet. Og la innledningen, et eksempel ble vurdert med hybrider som fullverdige individer av en uforståelig arter. Imidlertid kan dette konseptet brukes i andre vitenskaper. Og betydningen av dette begrepet vil være noe annerledes. Men samtidig er det fortsatt noe til felles. Dette er ordet "union", som kombinerer alle mulige betydninger av dette begrepet.

Hvor finnes dette konseptet?

Begrepet "hybridisering" brukes i en rekke vitenskaper. Og siden mest av eksisterende disipliner krysser hverandre, så kan vi trygt snakke om bruken av hver betydning av dette begrepet i enhver vitenskap, på en eller annen måte knyttet til naturforskningsgrener. Samtidig er de mest aktive dette semesteret brukt i:

Biologi. Det er her konseptet hybrid kom fra. Skjønt, som alltid, når man flytter fra vitenskap til hverdagen det har vært noe feilaktig fremstilling. Vi forstår en hybrid som et individ som er et resultat av kryssing av to andre arter. Selv om dette ikke alltid er tilfelle.
Kjemi. Dette konseptet betyr å blande flere orbitaler - en slags baner for bevegelse av elektroner.
Biokjemi. Her nøkkelkonsept er DNA-hybridisering.

Som du kan se, er det tredje punktet i krysset mellom to vitenskaper. Og dette er helt normal praksis. Ett og samme begrep kan danne en helt annen betydning i krysset mellom to vitenskaper. La oss se nærmere på konseptet hybridisering i disse vitenskapene.

Hva er en hybrid?

En hybrid er en skapning som har vist seg i ferd med hybridisering. Dette konseptet refererer til biologi. Hybrider kan fås både ved en tilfeldighet og med vilje. I det første tilfellet kan det vise seg å være dyr som er skapt i ferd med å parre to forskjellige arter av skapninger.

For eksempel snakker de om hvordan katter og hunder får barn som ikke er en av dem. Noen ganger lages hybrider med vilje. For eksempel, når et kirsebær er festet til en aprikos, har vi å gjøre med en spesiell hybridisering.

Hybridisering i biologi

Biologi - interessant vitenskap. Og konseptet med hybridisering i den er ikke mindre fascinerende. Dette begrepet refererer til kombinasjonen av genetisk materiale til forskjellige celler til en. Det kan enten være representanter for en art eller flere. Følgelig er det en inndeling i slike varianter av hybridisering.

intraspesifikk hybridisering. Dette er når to individer av samme art skaper en etterkommer. Et eksempel på intraspesifikk hybridisering kan betraktes som en person. Det viste seg i ferd med å slå sammen kjønnscellene til representanter for en biologisk art.
Interspesifikk hybridisering. Dette er når lignende, men tilhører forskjellige arter, dyr krysses. For eksempel en hybrid av en hest og en sebra.
fjernhybridisering. Dette er når representanter for minst én art blander seg, men samtidig er de ikke forent av familiebånd.

Hver av disse variantene hjelper ikke bare evolusjonen. Forskere prøver også aktivt å krysse ulike typer levende vesener. Det fungerer best med planter. Det er flere grunner til dette:

forskjellig antall kromosomer. Hver art har ikke bare et spesifikt antall kromosomer, men også et sett av dem. Alt dette forhindrer reproduksjon av avkom.
Bare hybridplanter kan formere seg. Og det er ikke alltid tilfelle.
Bare planter kan være polyploide. For at en plante skal formere seg, må den bli polyploid. Når det gjelder dyr, er dette en sikker død.
Mulighet for vegetativ hybridisering. Dette er en veldig enkel og praktisk måte å lage hybrider av flere planter.

Dette er grunnene til at det er mye enklere og mer effektivt å krysse to planter. Når det gjelder dyr, vil det kanskje i fremtiden være mulig å oppnå muligheten for reproduksjon. Men på dette øyeblikket Den offisielle oppfatningen innen biologi er at hybriddyr mister evnen til å reprodusere seg, siden disse individene er genetisk ustabile. Derfor er det ikke kjent hva reproduksjonen deres kan føre til.

Typer hybridisering i biologi

Biologi er en ganske bred vitenskap i sin spesialisering. Det er to typer hybridisering som det gir:

Genetisk. Dette er når to celler lages til én med et unikt sett med kromosomer.
Biokjemisk. Et eksempel på denne arten er DNA-hybridisering. Dette er når komplementære nukleinsyrer kombineres for å danne ett DNA.

Kan deles inn i stor kvantitet varianter. Men vi gjorde dette i forrige underseksjon. Således er fjern og intraspesifikk hybridisering komponenter av den første typen. Og der utvides klassifiseringen enda mer.

Konseptet med vegetativ hybridisering

Vegetativ hybridisering er et begrep i biologien som betyr en slags kryssing av to planter, hvor en del av en art slår rot på en annen. Det vil si at hybridisering skjer på grunn av kombinasjonen av to forskjellige deler organisme. Ja, slik kan planten karakteriseres. Tross alt har han også sine egne organer, kombinert til et helt system. Derfor, hvis du kaller en plante en organisme, er det ikke noe galt med det.

Vegetativ hybridisering har en rekke fordeler. Dette:

Bekvemmelighet.
Enkelhet.
Effektivitet.
Praktisk.

Disse fordelene gjør denne typen kryssing veldig populær blant gartnere. Det er også noe som heter somatisk hybridisering. Dette er når ikke kjønnsceller krysses, men somatiske, eller rettere sagt, deres protoplaster. Denne metoden Kryssing gjøres når det er umulig å lage en hybrid med standard seksuelle midler mellom flere planter.

Hybridisering i kjemi

Men nå skal vi avvike litt fra biologi og snakke om en annen vitenskap. I kjemi er det et konsept, det kalles "hybridisering av atomorbitaler". Dette er et veldig komplisert begrep, men hvis du forstår litt om kjemi, så er det ikke noe komplisert med det. Først må du forklare hva en orbital er.

Dette er en slags bane som elektronet beveger seg langs. Dette ble vi lært på skolen. Og hvis det skjer at disse orbitalene annen type bland for å danne en hybrid. Det er tre typer fenomener kalt "orbital hybridisering". Dette er variantene:

sp hybridisering - en s og en annen p orbital;
sp 2 hybridisering - en s og to p orbitaler;
sp 3 hybridisering - en s og tre p orbitaler er koblet sammen.

Dette emnet er ganske vanskelig å studere, og det må vurderes uatskillelig fra resten av teorien. Dessuten angår konseptet hybridisering av orbitaler mer slutten av dette emnet, og ikke begynnelsen. Tross alt må du studere selve konseptet med orbitaler, hva de er, og så videre.

konklusjoner

Så vi fant ut betydningen av konseptet "hybridisering". Dette viser seg å være interessant nok. For mange var det en oppdagelse at kjemi også har dette konseptet. Men hvis slike mennesker ikke visste dette, hva kunne de lære? Og så er det utvikling. Det er viktig å ikke slutte å trene lærdom, da dette definitivt vil prege deg på den gode siden.

Hybridisering av atomorbitaler og geometrien til molekyler

En viktig egenskap ved et molekyl som består av mer enn to atomer er dets geometrisk konfigurasjon. Det er definert gjensidig ordning atomorbitaler involvert i dannelsen av kjemiske bindinger.

Overlapping av elektronskyer er bare mulig med en viss gjensidig orientering av elektronskyer; i dette tilfellet er overlappingsområdet plassert i en bestemt retning i forhold til de interagerende atomene.

Tabell 1 Hybridisering av orbitaler og romlig konfigurasjon av molekyler

Det eksiterte berylliumatomet har konfigurasjonen 2s 1 2p 1 , det eksiterte boratomet - 2s 1 2p 2 og det eksiterte karbonatomet - 2s 1 2p 3 . Derfor kan vi anta at ikke de samme, men forskjellige atomorbitaler kan delta i dannelsen av kjemiske bindinger. For eksempel, i slike forbindelser som BeCl 2 , BeCl 3 , CCl 4 bør det være bindinger med ulik styrke og retning, og σ-bindinger fra p-orbitaler bør være sterkere enn bindinger fra s-orbitaler, fordi for p-orbitaler er det mer gunstige forhold for overlapping. Erfaring viser imidlertid at i molekyler som inneholder sentrale atomer med forskjellige valensorbitaler (s, p, d), er alle bindinger likeverdige. Forklaringen på dette ble gitt av Slater og Pauling. De kom til den konklusjon at forskjellige orbitaler, ikke veldig forskjellige i energi, danner et tilsvarende antall hybridorbitaler. Hybride (blandede) orbitaler dannes fra forskjellige atomorbitaler. Antall hybridorbitaler er lik antall atomorbitaler involvert i hybridisering. Hybride orbitaler er de samme i form av elektronskyen og i energi. Sammenlignet med atomorbitaler er de mer langstrakte i retning av dannelse av kjemiske bindinger og forårsaker derfor bedre overlapping av elektronskyer.

Hybridiseringen av atomorbitaler krever energi, så hybridorbitaler i et isolert atom er ustabile og har en tendens til å bli til rene AO-er. Når kjemiske bindinger dannes, stabiliseres hybridorbitaler. På grunn av de sterkere bindingene som dannes av hybridorbitalene, frigjøres mer energi fra systemet og derfor blir systemet mer stabilt.

sp-hybridisering skjer for eksempel ved dannelse av Be-, Zn-, Co- og Hg(II)-halogenider. I valenstilstanden inneholder alle metallhalogenider på tilsvarende energinivå s og p-uparede elektroner. Når et molekyl dannes, danner en s- og en p-orbital to hybride sp-orbitaler i en vinkel på 180 o.

Fig.3 sp hybrid orbitaler

Eksperimentelle data viser at alle Be-, Zn-, Cd- og Hg(II)-halogenider er lineære og begge bindingene har samme lengde.

sp 2 hybridisering

Som et resultat av hybridisering av en s-orbital og to p-orbitaler, dannes tre hybride sp 2-orbitaler, plassert i samme plan i en vinkel på 120° til hverandre. Dette er for eksempel konfigurasjonen av BF 3-molekylet:

Fig.4 sp 2 hybridisering

sp 3 hybridisering

sp 3 hybridisering er karakteristisk for karbonforbindelser. Som et resultat av hybridisering av en s-orbital og tre

p-orbitaler dannes det fire hybrid sp 3 -orbitaler, rettet mot toppene av tetraederet med en vinkel mellom orbitalene på 109,5 o. Hybridisering manifesterer seg i fullstendig ekvivalens av bindingene til karbonatomet med andre atomer i forbindelser, for eksempel i CH 4, CCl 4, C (CH 3) 4, etc.

Fig.5 sp 3 hybridisering

Hvis alle hybridorbitaler er bundet til de samme atomene, er ikke bindingene forskjellige fra hverandre. I andre tilfeller oppstår små avvik fra standard bindingsvinkler. For eksempel, i et vannmolekyl H 2 O oksygen - sp 3 -hybrid, er lokalisert i sentrum av et uregelmessig tetraeder, på toppene som to hydrogenatomer og to ensomme elektronpar "ser ut" (fig. 2). Formen på molekylet er kantete, hvis du ser på sentrene til atomene. Bindingsvinkelen til HOH er 105°, som er ganske nær den teoretiske verdien på 109°.

Fig.6 sp 3 hybridisering av oksygen- og nitrogenatomer i molekyler a) H 2 O og b) NCl 3.

Hvis det ikke var noen hybridisering ("justering" O-H-bindinger), vil HOH-bindingsvinkelen være 90° fordi hydrogenatomene vil være festet til to gjensidig vinkelrette p-orbitaler. I dette tilfellet ville nok vår verden sett helt annerledes ut.

Hybridiseringsteorien forklarer geometrien til ammoniakkmolekylet. Som et resultat av hybridisering av 2s og tre 2p nitrogenorbitaler, dannes fire sp 3 hybridorbitaler. Konfigurasjonen av molekylet er et forvrengt tetraeder, der tre hybridorbitaler deltar i dannelsen kjemisk forbindelse, og den fjerde med et elektronpar gjør det ikke. vinkler mellom N-H-bindinger ikke lik 90 o som i en pyramide, men ikke lik 109,5 o, tilsvarende et tetraeder.

Fig.7 sp 3 - hybridisering i ammoniakkmolekylet

Når ammoniakk interagerer med et hydrogenion, dannes et ammoniumion som et resultat av donor-akseptor-interaksjonen, hvis konfigurasjon er et tetraeder.

Hybridisering forklarer også forskjellen i vinkelen mellom O-H-bindinger i et hjørnevannmolekyl. Som et resultat av hybridisering av 2s og tre 2p oksygenorbitaler dannes det fire sp 3 hybridorbitaler, hvorav kun to er involvert i dannelsen av en kjemisk binding, som fører til en forvrengning av vinkelen tilsvarende tetraederet.

Fig.8 sp 3 hybridisering i et vannmolekyl

Hybridisering kan omfatte ikke bare s- og p-, men også d- og f-orbitaler.

Med sp 3 d 2 hybridisering dannes det 6 ekvivalente skyer. Det er observert i forbindelser som 4-, 4-. I dette tilfellet har molekylet konfigurasjonen av et oktaeder:

Ris. 9 d 2 sp 3 -hybridisering i ion 4-

Ideer om hybridisering gjør det mulig å forstå slike trekk ved strukturen til molekyler som ikke kan forklares på noen annen måte.

Hybridiseringen av atomorbitaler (AO) fører til en forskyvning av elektronskyen i retning av bindingsdannelse med andre atomer. Som et resultat viser de overlappende områdene av hybridorbitaler seg å være større enn for rene orbitaler, og bindingsstyrken øker.

Atomorbital hybridisering er prosessen med å forstå hvordan atomer endrer orbitalene sine når de danner forbindelser. Så, hva er hybridisering, og hvilke typer av det finnes?

Generelle egenskaper ved hybridisering av atomorbitaler

Atomorbital hybridisering er en prosess der ulike orbitaler av sentralatomet blandes, noe som resulterer i dannelsen av orbitaler med samme egenskaper.

Hybridisering skjer under dannelsen av en kovalent binding.

Hybridorbitalen har form av et uendelig tegn eller en asymmetrisk omvendt åttefigur, forlenget bort fra atomkjernen. Denne formen forårsaker en sterkere overlapping av hybridorbitaler med orbitaler (rene eller hybrid) av andre atomer enn i tilfellet med rene atomorbitaler og fører til dannelse av sterkere kovalente bindinger.

Ris. 1. Hybrid orbital utseende.

For første gang ble ideen om hybridisering av atomorbitaler fremmet av den amerikanske forskeren L. Pauling. Han mente at et atom som går inn i en kjemisk binding har forskjellige atomorbitaler (s-, p-, d-, f-orbitaler), så hybridisering av disse orbitalene oppstår som et resultat. Essensen av prosessen er at atomorbitaler som er likeverdige med hverandre, dannes fra forskjellige orbitaler.

Typer hybridisering av atomorbitaler

Det finnes flere typer hybridisering:

. Denne typen hybridisering skjer når en s-orbital og en p-orbital blandes. Som et resultat dannes to fullverdige sp-orbitaler. Disse orbitalene er lokalisert atomkjernen slik at vinkelen mellom dem er 180 grader.

Ris. 2. sp hybridisering.

sp2 hybridisering. Denne typen hybridisering skjer når en s-orbital og to p-orbitaler blandes. Som et resultat dannes tre hybridorbitaler, som er plassert i samme plan i en vinkel på 120 grader til hverandre.
. Denne typen hybridisering skjer når en s-orbital og tre p-orbitaler blandes. Som et resultat dannes det fire fullverdige sp3-orbitaler. Disse orbitalene er rettet mot toppen av tetraederet og er plassert i en vinkel på 109,28 grader i forhold til hverandre.

sp3-hybridisering er karakteristisk for mange grunnstoffer, for eksempel karbonatomet og andre gruppe IVA-stoffer (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, etc.)

Ris. 3. sp3 hybridisering.

Det er også flere komplekse typer hybridisering som involverer d-orbitaler av atomer.

Hva har vi lært?

Hybridisering er kompleks kjemisk prosess når forskjellige orbitaler av et atom danner samme (ekvivalente) hybridorbitaler. Den første som ga uttrykk for teorien om hybridisering var amerikaneren L. Pauling. Det er tre hovedtyper av hybridisering: sp-hybridisering, sp2-hybridisering, sp3-hybridisering. Det er også mer komplekse typer hybridisering som involverer d-orbitaler.

HYBRIDISERING- dette er fenomenet interaksjon mellom molekylære orbitaler som er nære i energi og har felles symmetrielementer, med dannelse av hybridorbitaler med lavere energi.

Jo mer fullstendig i rommet elektronskyene som er involvert i kjemisk binding overlapper hverandre, jo mindre energi har elektronene som er i det overlappende området og utfører bindingen, og jo sterkere er den kjemiske bindingen mellom disse atomene.

Noen ganger er bindingene mellom atomer sterkere enn forventet ut fra beregninger. Det antas at atombanen tar en form som gjør at den kan overlappe mer fullstendig med banebanen til naboatomet. En atomorbital kan endre form bare ved å kombinere med andre atomorbitaler med en annen symmetri av samme atom. Som et resultat av kombinasjonen av forskjellige orbitaler (s, p, d), oppstår nye atomorbitaler av en mellomform, som kalles hybrid .

Omorganiseringen av forskjellige atomorbitaler til nye orbitaler med gjennomsnittlig form kalles hybridisering .

Antall hybridorbitaler er lik antallet originale. Så, med en kombinasjon av s- og p-orbitaler (sp-hybridisering), oppstår to hybridorbitaler, som er orientert i en vinkel på 180 ° til hverandre, Fig. 3, Tabell. 5 og 6.

(s+p) orbitaler To sp - orbitaler To sp-hybrid

orbitaler

Figur 3 - sp - Hybridisering av valensorbitaler

Tabell 6 - Dannelse av hybridorbitaler

Tabell 7 - Dannelse av noen molekyler med V- og VI-perioder

Den kjemiske bindingen dannet av elektronene til hybridorbitaler er sterkere enn bindingen som involverer elektronene til ikke-hybride orbitaler, siden under hybridisering oppstår overlappingen i mer. Hybride orbitaler danner bare s-bindinger.

Orbitaler som har nære energier kan gjennomgå hybridisering. For atomer med liten kjerneladning er kun s- og p-orbitaler egnet for hybridisering. Dette er mest karakteristisk for elementene i den andre perioden av gruppene II - VI, Tabell. 6 og 7.

I grupper fra topp til bunn med en økning i atomets radius, evnen til å danne kovalente bindinger svekkes, forskjellen i energiene til s- og p-elektroner øker, muligheten for deres hybridisering avtar.

De elektroniske orbitalene som er involvert i dannelsen av bindinger og deres romlige orientering bestemmer den geometriske formen til molekylene.

Lineær form av molekyler. Forbindelser som har en lineær molekylær form dannes ved å overlappe:

1. To s-orbitaler (s - s-binding): H 2, Na 2, K 2, etc.

2. s - og p-orbitaler (s - p-binding): HC1, HBr, etc.

3. To p-orbitaler (p - p-binding): F 2, C1 2, Br 2, etc.

s–s s–p p–p

Figur 4 - Lineære molekyler

Den lineære formen til molekylene er også dannet av atomene til noen elementer i gruppe II med hydrogen- eller halogenatomer (BeH 2, BeG 2, ZnG 2). La oss vurdere dannelsen av BeCl 2-molekyler. Et atom av beryllium i en eksitert tilstand har to uparrede elektroner (2s l og 2p 1), derfor oppstår sp-hybridisering, der det dannes to sp-hybride orbitaler, plassert i en vinkel på 180 ° i forhold til hverandre (se orbital hybridisering). Når beryllium interagerer med halogener, overlapper to sp-hybride orbitaler av berylliumatomet med p-orbitalene til to kloratomer, noe som resulterer i et lineært molekyl, fig. 5.

Figur 5 - Lineært BeCl 2-molekyl

trekantet form av molekyler foregår ved dannelse av bor- og aluminiumhalogenider. Det eksiterte atomet til boten har tre uparrede elektroner (2s 1 og 2p 2) Når kjemiske bindinger dannes, skjer sp 2 hybridisering og det dannes tre sp 2 - hybridorbitaler, som ligger i samme plan og er orientert mot hverandre i en vinkel på 120°, fig. 6.

(s + p + p) - tre sp 2 - hybrid

orbitaler orbitaler

Figur 6 - sp 2 -Hybridisering av valensorbitaler (a) og

trekantet molekyl BCl 3 (b)

Når bor interagerer med klor, overlapper tre sp 2 hybridorbitaler av boratomet p-orbitalene til tre kloratomer, noe som resulterer i et molekyl som har formen av en flat trekant. Bindingsvinkelen i BCl 3-molekylet er 120°.

Tetraedrisk form av molekylet karakteristisk for forbindelser av elementer fra gruppe IV hovedundergruppe med halogener, hydrogen. Så karbonatomet i den eksiterte tilstanden har fire uparrede elektroner (2s 1 og 2p 3), derfor oppstår sp-hybridisering, hvor det dannes fire hybridorbitaler, plassert i en vinkel på 109,28 ° til hverandre, fig. 7.

(s + p + p + p) - fire sp 3 -hybrid

orbitaler orbitaler

Figur 7 - sp 3 -Hybridisering av valensorbitaler (a) og

tetraedrisk CH 4 molekyl (b)

Når fire sp 3 hybridorbitaler av et karbonatom og s orbitaler av fire hydrogenatomer overlapper hverandre, dannes det et metanmolekyl som har form som et tetraeder. Bindingsvinkelen er 109,28°.

Ansett geometriske former molekyler (lineære, trekantede, tetraedriske) er ideelle(Gillespies regel).

I motsetning til forbindelsene som er vurdert ovenfor, har molekylene til elementene i gruppene V og VI i hovedundergruppene valens ensomme elektronpar, så vinklene mellom bindinger viser seg å være mindre sammenlignet med ideelle molekyler.

Pyramidal form av molekyler finner sted i formasjonen hydrogenforbindelser elementer av V-grupper i hovedundergruppen. Når en kjemisk binding dannes, for eksempel ved nitrogenatomet, så vel som ved karbonatomet, skjer sp 3-hybridisering og det dannes fire sp 3-hybridorbitaler, som er orientert i en vinkel på 109,28 om hverandre. Men i motsetning til karbonatomet ved nitrogenatomet er det ikke bare ett-elektron-orbitaler som deltar i hybridisering(2p 3), men også to-elektron(2s 2). Derfor, av fire sp 3 hybridorbitaler, har tre ett elektron hver (en-elektron orbitaler), disse orbitalene danner bindinger med tre hydrogenatomer. Den fjerde orbitalen med et ikke-delte elektronpar deltar ikke i bindingsdannelsen. NH 3-molekylet har form som en pyramide, fig. 8.

Figur 8 - Pyramidalt ammoniakkmolekyl

På toppen av pyramiden er et nitrogenatom, og i hjørnene (trekanten) av basen er det hydrogenatomer. Bindingsvinkelen er 107,3°. Vinkelavviket fra tetraedrisk (109,28°) skyldes frastøtingen mellom det ensomme elektronparet i den fjerde sp 3 hybridorbitalen og bindingsparene i de tre andre orbitalene, dvs. Sp 3-hybridorbitalen med et ensomt elektronpar frastøter de tre andre orbitalene til N–H-bindingen bort fra seg selv, og reduserer vinkelen til 107,3°.

I samsvar med Gillespie-regelen: hvis det sentrale atomet tilhører elementene i den tredje eller påfølgende perioden, og de terminale atomene tilhører mindre elektronegative elementer enn halogener, utføres dannelsen av bindinger gjennom rene p-orbitaler og bindingsvinklene blir » 90 °, derfor, for nitrogenanaloger (P, As, Sb) observeres ikke hybridisering av orbitaler i molekylene til hydrogenforbindelser. For eksempel deltar tre uparrede p-elektroner (3s 2 og 3p 3), hvis elektroniske orbitaler er plassert i tre gjensidig perpendikulære retninger, og s-elektroner av tre hydrogenatomer i dannelsen av et fosfinmolekyl (PH 3). Bindingene er lokalisert langs de tre aksene til p-orbitaler. De resulterende molekylene, som NH 3-molekylene, har en pyramideformet form, men i motsetning til NH 3-molekylet, i PH 3-molekylet er bindingsvinkelen 93,3 °, og i AsH 3- og SbH 3-forbindelsene er den henholdsvis 91,8 og 91,3 °, fig. 9 og tab. 4.

Figur 9 - Molekyl PH 3

Det ensomme elektronparet vil okkupere den ikke-bindende s orbital.

Vinkelform av molekyler danne hydrogenforbindelser av elementer fra gruppe VI i hovedundergruppen. De vurderte trekkene ved bindingsdannelse i forbindelser av gruppe V-elementer er også karakteristiske for hydrogenforbindelser av gruppe VI-elementer. Så i et vannmolekyl er oksygenatomet, som nitrogenatomet, i tilstanden sp 3 hybridisering. Av de fire sp 3 hybridorbitalene har to ett elektron hver; disse orbitalene danner bindinger med to hydrogenatomer.

De to andre av de fire sp 3 hybridorbitalene inneholder hver et enslig elektronpar og tar ikke del i bindingsdannelsen.

H 2 O-molekylet har en vinkelform, bindingsvinkelen er 104,5°. Avviket til vinkelverdien fra den tetraedriske skyldes i enda større grad frastøting fra to ensomme elektronpar, fig. 10.

Figur 10 - Kantet vannmolekyl

H 2 S, H 2 Se, H 2 Te har kun en vinkelform av molekyler analoger av oksygen, dannelsen av bindinger i den tilkoblede H 2 E utføres gjennom rene p-orbitaler(Gillespies regel), så bindingsvinklene er »90°. Så i H 2 S, H 2 Se, H 2 Te-molekyler er de henholdsvis lik 92; 91; 89,5°.

Tabell 8 - Molekyler av hydrogenforbindelser av grunnstoffer fra 2. periode