Cách xác định kiểu lai hoá trong hợp chất vô cơ. Các kiểu lai áo

Hướng dẫn

Hãy xem xét phân tử của đơn giản nhất hiđrocacbon no mêtan. Nó trông như thế này: CH4. Mô hình không gian của phân tử là một tứ diện. Nguyên tử cacbon tạo liên kết với 4 nguyên tử hiđro có độ dài và năng lượng hoàn toàn giống nhau. Theo ví dụ trên, chúng liên quan đến điện tử 3 - P và 1 điện tử S - một điện tử mà quỹ đạo của nó đã trở nên hoàn toàn giống với quỹ đạo của ba điện tử còn lại là kết quả của những gì đã xảy ra. Kiểu lai này được gọi là phép lai sp ^ 3. Nó vốn có trong tất cả những gì cuối cùng.

Nhưng đại diện đơn giản nhất của không bão hòa - etylen. Công thức của nó như sau: C2H4. Kiểu lai hóa nào xảy ra đối với cacbon trong phân tử của chất này? Kết quả là, ba quỹ đạo được hình thành ở dạng "số tám" không đối xứng nằm trong cùng một mặt phẳng với nhau một góc 120 ^ 0. Chúng được hình thành bởi các electron 1 - S và 2 - P. P thứ 3 cuối cùng - electron không thay đổi quỹ đạo của nó, nghĩa là, nó vẫn ở dạng "số tám" thông thường. Kiểu lai này được gọi là phép lai sp ^ 2.

Làm thế nào các liên kết được hình thành trong một phân tử? Hai obitan lai hóa của mỗi nguyên tử nhập vào với hai nguyên tử hydro. Các obitan lai hóa thứ ba hình thành một liên kết với cùng một obitan của một obitan khác. Các obitan R còn lại? Chúng bị "hút" vào nhau ở cả hai phía của mặt phẳng của phân tử. Một liên kết đã hình thành giữa các nguyên tử cacbon. Đó là các nguyên tử có liên kết "đôi" mà sp ^ 2 vốn có.

Và điều gì xảy ra trong phân tử axetilen hoặc? Công thức của nó như sau: C2H2. Trong mỗi nguyên tử cacbon, chỉ có hai electron trải qua quá trình lai hóa: 1 - S và 1 - P. Hai obitan còn lại được giữ lại ở dạng "số tám đều" chồng lên nhau trong mặt phẳng của phân tử và ở cả hai phía của nó. Đó là lý do tại sao kiểu lai này được gọi là lai hóa sp. Nó vốn có trong nguyên tử với một liên kết ba.

Tất cả các từ, tồn tại trong một ngôn ngữ cụ thể, có thể được chia thành nhiều nhóm. Điều này rất quan trọng trong việc xác định cả ý nghĩa và chức năng ngữ pháp. từ. Gán nó cho một cụ thể gõ phím, bạn có thể sửa đổi nó theo các quy tắc, ngay cả khi bạn chưa nhìn thấy nó trước đây. Các loại phần tử từ từ điển học đề cập đến thành phần rnogo của ngôn ngữ.

Bạn sẽ cần

- bản văn;
- từ vựng.

Hướng dẫn

Chọn từ bạn muốn nhập. Việc thuộc về một hoặc một bộ phận khác của lời nói chưa đóng một vai trò nào cũng như hình thức và chức năng của nó trong một câu. Nó hoàn toàn có thể là bất kỳ từ nào. Nếu nó không được chỉ ra trong nhiệm vụ, hãy viết ra cái đầu tiên gặp phải. Xác định xem nó có đặt tên cho một đối tượng, chất lượng, hành động hay không. Đối với cài đặt này, tất cả từđược chia thành ý nghĩa, danh xưng, chữ số, dịch vụ và thán từ. Đến đầu tiên gõ phím bao gồm danh từ, tính từ, động từ và. Chúng biểu thị tên của các đối tượng, phẩm chất và hành động. Loại từ thứ hai có chức năng đặt tên là danh từ. Khả năng gọi tên không có trong, thán từ và các loại dịch vụ. Đây là những nhóm từ tương đối nhỏ, nhưng chúng có trong tất cả mọi người.

Xác định xem từ đã cho có khả năng diễn đạt khái niệm hay không. Tính năng này có từ các đơn vị quan trọng của một kiểu quan trọng, bởi vì chúng tạo thành phạm vi khái niệm của bất kỳ ngôn ngữ nào. Tuy nhiên, bất kỳ con số nào cũng thuộc phạm trù khái niệm, và theo đó, cũng mang chức năng này. Chức năng từ cũng có, nhưng đại từ và xen kẽ thì không.

Xem xét từ đó sẽ như thế nào nếu nó nằm trong một câu. Nó có thể được không? Nó có thể là bất kỳ từ nào thuộc loại quan trọng. Nhưng khả năng này cũng ở trong, cũng như ở số. Và đây là chính thức từđóng vai phụ, không chủ thể cũng không thành viên nhỏ chúng không thể là câu, cũng như các phép ngắt.

Để thuận tiện, bạn có thể làm một tấm gồm bốn cột sáu hàng. Ở dòng trên cùng, đặt tên cho các cột tương ứng là "Loại từ", "Tên", "Khái niệm" và "Có thể là thành viên của câu." Ở cột đầu tiên bên trái, ghi tên các loại từ, tổng cộng có năm từ. Xác định chức năng nào của từ đã cho và chức năng nào không. Trong cột thích hợp, hãy đặt các điểm cộng và. Nếu có điểm cộng trong cả ba cột, thì đây là loại có ý nghĩa. Điểm cộng pronominal sẽ ở cột đầu tiên và cột thứ ba, ở cột thứ hai và thứ ba. Dịch vụ từ chỉ có thể thể hiện khái niệm, nghĩa là, chúng có một dấu cộng ở cột thứ hai. Các giao tuyến trái ngược nhau trong cả ba cột sẽ có điểm nhỏ nhất.

Các video liên quan

Lai giống là quá trình thu được các con lai - thực vật hoặc động vật có nguồn gốc từ việc lai các giống và giống khác nhau. Từ lai (hybrida) với Latin dịch là "trộn".

Lai ghép: tự nhiên và nhân tạo

Quá trình lai dựa trên sự hợp nhất trong một tế bào vật liệu di truyền tế bào khác nhau từ các cá thể khác nhau. Có sự khác biệt giữa nội đặc hiệu và xa, trong đó kết nối xảy ra các bộ gen khác nhau. Trong tự nhiên lai tự nhiênđã xảy ra và đang diễn ra liên tục mà không có sự can thiệp của con người. Đó là bằng cách lai tạo giữa các loài thực vật đã thay đổi và cải thiện và các giống và giống vật nuôi mới xuất hiện. Từ quan điểm này, có một sự lai tạp của DNA, axit nucleic, những thay đổi ở cấp độ nguyên tử và nội nguyên tử.

Trong hóa học hàn lâm, lai hóa được hiểu là sự tương tác cụ thể trong các phân tử của một chất. quỹ đạo nguyên tử. Nhưng nó không có thật quá trình vật lý, nhưng chỉ là một mô hình giả thuyết, một khái niệm.

Các giống lai trong sản xuất cây trồng

Năm 1694, nhà khoa học người Đức R. Camerarius đề xuất thu nhận nhân tạo. Và vào năm 1717, T. Fairchild người Anh lần đầu tiên vượt qua các loại khác nhau hoa cẩm chướng. Ngày nay, việc lai tạo giữa các cây trồng đặc hiệu được thực hiện để thu được các giống có năng suất cao hoặc thích nghi, ví dụ, các giống chịu được sương giá. Lai các dạng và giống là một trong những phương pháp chọn tạo giống cây trồng. Do đó, một số lượng lớn các giống cây trồng hiện đại đã được tạo ra.

Với phép lai xa, khi các đại diện của các loài khác nhau được lai với nhau và các bộ gen khác nhau được kết hợp với nhau, kết quả là các phép lai tạo ra trong hầu hết các trường hợp không sinh con hoặc tạo ra các con lai chất lượng thấp. Đó là lý do tại sao không có ý nghĩa gì khi để lại hạt giống của dưa chuột lai đã chín trong vườn, và mỗi lần mua hạt giống của chúng ở một cửa hàng chuyên dụng.

Lựa chọn trong chăn nuôi

Trên thế giới, sự lai tạo tự nhiên, cả nội đặc hiệu và lai xa, cũng diễn ra. Con người đã biết đến con la từ hai nghìn năm trước thời đại của chúng ta. Và hiện nay, la và hinny được sử dụng trong gia đình như một động vật lao động tương đối rẻ. Đúng, sự lai giống như vậy là giữa các cá thể, do đó các con đực lai nhất thiết phải được sinh ra bất dục. Con cái rất hiếm khi sinh con.

Con la là con lai giữa ngựa cái và lừa. Con lai thu được từ việc lai một con ngựa đực và một con lừa được gọi là hinny. Con la được lai tạo đặc biệt. Họ cao hơn và khỏe hơn một hinny.

Nhưng lai một con chó nhà với một con chó sói là một hoạt động rất phổ biến giữa những người thợ săn. Sau đó, những con cái kết quả được chọn lọc thêm, kết quả là những giống chó mới đã được tạo ra. Ngày nay, chăn nuôi là một thành phần quan trọng tạo nên thành công của ngành chăn nuôi. Việc lai ghép được thực hiện có mục đích, tập trung vào các thông số được chỉ định.

Chúng ta nghe rất nhiều về các giống lai. Phim và sách kể về chúng, và khoa học cũng xem xét chúng. Trong hai nguồn đầu tiên, con lai là những sinh vật rất nguy hiểm. Họ có thể mang lại rất nhiều điều ác. Nhưng lai tạp không phải lúc nào cũng là điều xấu. Khá thường xuyên nó là tốt.

Mỗi người một ví dụ về phép lai. Tất cả chúng ta đều là con lai của hai người - cha và mẹ. Như vậy, sự hợp nhất giữa trứng và tinh trùng cũng là một kiểu lai. Chính cơ chế này cho phép quá trình tiến hóa tiến lên. Trong trường hợp này còn có phép lai mang dấu âm. Chúng ta hãy nhìn nhận hiện tượng này một cách tổng quát.

Ý tưởng chung về lai ghép

Tuy nhiên, không chỉ sinh học bao gồm Khái niệm này. Và hãy để trong phần giới thiệu, một ví dụ được coi là con lai là những cá thể chính thức của một giống loài. Tuy nhiên, khái niệm này có thể được sử dụng trong các ngành khoa học khác. Và ý nghĩa của thuật ngữ này sẽ có phần khác. Nhưng đồng thời, vẫn có điểm chung. Đây là từ "union", kết hợp tất cả các nghĩa có thể có của thuật ngữ này.

Khái niệm này tồn tại ở đâu?

Thuật ngữ "lai ghép" được sử dụng trong một số ngành khoa học. Và kể từ khi hầu hết Các ngành hiện có giao nhau, thì chúng ta có thể nói một cách an toàn về việc sử dụng từng nghĩa của thuật ngữ này trong bất kỳ ngành khoa học nào, theo cách này hay cách khác có liên quan đến các ngành nghiên cứu tự nhiên. Đồng thời, hoạt động tích cực nhất thuật ngữ nàyĐược dùng trong:

Sinh vật học. Đây là nơi xuất phát khái niệm lai. Mặc dù, như mọi khi, khi chuyển từ khoa học sang Cuộc sống hàng ngàyđã có một số trình bày sai. Chúng ta hiểu một con lai là một cá thể là kết quả của việc lai giữa hai loài khác. Mặc dù điều này không phải luôn luôn như vậy.
Hóa học. Khái niệm này có nghĩa là trộn một số obitan - một loại đường dẫn cho sự chuyển động của các electron.
Hóa sinh. Đây khái niệm chính là sự lai DNA.

Như bạn có thể thấy, điểm thứ ba nằm ở điểm giao nhau của hai ngành khoa học. Và đây là thực hành hoàn toàn bình thường. Một và cùng một thuật ngữ có thể tạo thành một ý nghĩa hoàn toàn khác ở điểm giao nhau của hai ngành khoa học. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn khái niệm lai hóa trong các ngành khoa học này.

Con lai là gì?

Con lai là sinh vật đã xuất hiện trong quá trình lai xa. Khái niệm này đề cập đến sinh học. Con lai có thể có được cả tình cờ và mục đích. Trong trường hợp đầu tiên, nó có thể là những động vật được tạo ra trong quá trình giao phối của hai loài sinh vật khác nhau.

Ví dụ, họ nói về việc chó và mèo có những đứa con không phải là một trong số chúng. Đôi khi các giống lai được tạo ra có mục đích. Ví dụ, khi một quả anh đào được gắn với một quả mai, chúng ta đang xử lý một phép lai đặc biệt.

Lai ghép trong sinh học

Sinh vật học - khoa học thú vị. Và khái niệm lai tạp trong đó cũng không kém phần hấp dẫn. Thuật ngữ này đề cập đến sự kết hợp vật chất di truyền của các tế bào khác nhau thành một. Nó có thể là đại diện của một hoặc một số loài. Theo đó, có sự phân chia thành các giống lai tạo như vậy.

lai nội đặc hiệu. Đây là khi hai cá thể của cùng một loài tạo ra một con cháu. Có thể coi một ví dụ về sự lai tạp giữa các cá thể là một người. Hóa ra trong quá trình hợp nhất các tế bào mầm của các đại diện của một loài sinh vật.
Sự lai tạp giữa các đặc hiệu. Đây là khi giống nhau, nhưng thuộc về các loài khác nhau, động vật lai tạo với nhau. Ví dụ, một con lai giữa ngựa và ngựa vằn.
lai xa. Đây là khi các đại diện của ít nhất một loài giao phối với nhau, nhưng đồng thời chúng không được thống nhất bởi các mối quan hệ gia đình.

Mỗi giống này không chỉ giúp tiến hóa. Các nhà khoa học cũng đang tích cực cố gắng vượt qua các loại sinh vật khác nhau. Nó hoạt động tốt nhất với thực vật. Cái này có một vài nguyên nhân:

số lượng nhiễm sắc thể khác nhau. Mỗi loài không chỉ có một số lượng nhiễm sắc thể cụ thể mà còn có một bộ nhiễm sắc thể. Tất cả điều này ngăn cản sự sinh sản của con cái.
Chỉ những cây lai mới có thể sinh sản. Và điều đó không phải luôn luôn như vậy.
Chỉ thực vật mới có thể tự đa bội. Để một cây có thể sinh sản, nó phải trở thành thể đa bội. Trong trường hợp của động vật, đây là cái chết chắc chắn.
Khả năng của phép lai sinh dưỡng. Đây là một cách rất đơn giản và thuận tiện để tạo ra các cây lai của một số cây.

Đây là những lý do tại sao việc lai hai cây dễ dàng và hiệu quả hơn nhiều. Trong trường hợp của động vật, có lẽ trong tương lai sẽ có thể đạt được khả năng sinh sản. Nhưng trên khoảnh khắc nàyÝ kiến chính thức trong sinh học cho rằng động vật lai mất khả năng sinh sản, vì những cá thể này không ổn định về mặt di truyền. Do đó, người ta không biết sự sinh sản của chúng có thể dẫn đến điều gì.

Các kiểu lai trong sinh học

Sinh học là một môn khoa học khá rộng trong chuyên ngành của nó. Có hai kiểu lai ghép mà nó cung cấp:

Có tính di truyền. Đây là khi hai tế bào được tạo thành một với một bộ nhiễm sắc thể duy nhất.
Hóa sinh. Một ví dụ của loài này là lai DNA. Đây là khi các axit nucleic bổ sung kết hợp với nhau để tạo thành một DNA.

Có thể được chia thành số lượng lớnĐẳng cấp. Nhưng chúng tôi đã làm điều này trong phần phụ trước. Do đó, lai xa và lai nội đặc hiệu là các thành phần của kiểu đầu tiên. Và ở đó sự phân loại còn mở rộng hơn nữa.

Khái niệm về phép lai sinh dưỡng

Lai sinh dưỡng là một khái niệm trong sinh học có nghĩa là một kiểu lai giữa hai loài thực vật, trong đó một bộ phận của loài này bén rễ với loài khác. Tức là sự lai hoá xảy ra do sự kết hợp của hai các bộ phận khác nhau sinh vật. Vâng, đây là cách thực vật có thể được đặc trưng. Rốt cuộc, anh ta cũng có nội tạng của riêng mình, kết hợp thành một hệ thống chỉnh thể. Vì vậy, nếu bạn gọi thực vật là một sinh vật thì không có gì sai cả.

Lai sinh dưỡng có một số ưu điểm. Đây là:

Tiện.
Sự đơn giản.
Hiệu quả.
Tính thực dụng.

Những ưu điểm này khiến loại cây lai này rất được các nhà vườn ưa chuộng. Ngoài ra còn có một thứ gọi là lai soma. Đây là khi không phải tế bào mầm được lai mà là tế bào xôma, hay đúng hơn là nguyên bào của chúng. Phương pháp này Phép lai được thực hiện khi không thể tạo ra con lai bằng các phương thức hữu tính chuẩn giữa một số cây.

Lai hóa trong hóa học

Nhưng bây giờ chúng ta sẽ đi chệch khỏi sinh học một chút và nói về một ngành khoa học khác. Trong hóa học có một khái niệm, nó được gọi là "sự lai hóa các obitan nguyên tử". Đây là một thuật ngữ rất phức tạp, nhưng nếu bạn hiểu một chút về hóa học thì không có gì phức tạp cả. Trước tiên, bạn cần giải thích quỹ đạo là gì.

Đây là một loại đường mà electron di chuyển. Chúng tôi đã được dạy điều này ở trường. Và nếu nó xảy ra rằng những quỹ đạo này loại khác trộn lẫn để tạo thành phép lai. Có ba loại hiện tượng được gọi là "sự lai hóa quỹ đạo". Đây là những giống:

lai hóa sp - một s và một obitan p khác;
lai hóa sp 2 - một obitan s và hai obitan p;
lai hóa sp 3 - một obitan s và ba obitan p được kết nối với nhau.

Chủ đề này khá khó nghiên cứu, và nó phải được coi là không tách rời với phần còn lại của lý thuyết. Hơn nữa, khái niệm lai giữa các obitan liên quan nhiều hơn đến phần cuối của chủ đề này chứ không phải phần đầu. Sau cùng, bạn cần nghiên cứu khái niệm về obitan, chúng là gì, v.v.

phát hiện

Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra ý nghĩa của khái niệm "lai ghép". Điều này hóa ra là đủ thú vị. Đối với nhiều người, đó là một khám phá rằng hóa học cũng có khái niệm này. Nhưng nếu những người như vậy không biết điều này, thì họ có thể học được gì? Và như vậy, có sự phát triển. Điều quan trọng là không ngừng rèn luyện sự thông thái, vì điều này chắc chắn sẽ thể hiện khía cạnh tốt của bạn.

Sự lai hóa của các obitan nguyên tử và dạng hình học của phân tử

Một đặc điểm quan trọng của phân tử bao gồm nhiều hơn hai nguyên tử là cấu hình hình học. Nó được định nghĩa sắp xếp lẫn nhau các obitan nguyên tử tham gia vào quá trình hình thành liên kết hóa học.

Sự chồng chéo của các đám mây điện tử chỉ có thể xảy ra với sự định hướng lẫn nhau nhất định của các đám mây điện tử; trong trường hợp này, vùng xen phủ nằm theo một hướng nhất định đối với các nguyên tử tương tác.

Bảng 1 Sự lai hóa các obitan và cấu hình không gian của phân tử

Nguyên tử beri bị kích thích có cấu hình 2s 1 2p 1, nguyên tử bo bị kích thích - 2s 1 2p 2 và nguyên tử cacbon bị kích thích - 2s 1 2p 3. Do đó, chúng ta có thể cho rằng không giống nhau, nhưng các obitan nguyên tử khác nhau có thể tham gia hình thành liên kết hóa học. Ví dụ, trong các hợp chất như BeCl 2, BeCl 3, CCl 4 nên có các liên kết có độ bền và hướng không bằng nhau, và liên kết σ từ obitan p nên mạnh hơn liên kết từ obitan s, bởi vì đối với các obitan p càng có nhiều điều kiện thuận lợi cho sự xen phủ. Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy trong phân tử chứa các nguyên tử trung tâm với các obitan hóa trị khác nhau (s, p, d) thì mọi liên kết đều tương đương. Lời giải thích cho điều này đã được đưa ra bởi Slater và Pauling. Họ đi đến kết luận rằng các obitan lai hóa khác nhau, không khác nhau lắm về năng lượng, tạo thành một số obitan lai hóa tương ứng. Các obitan lai (hỗn hợp) được hình thành từ các obitan nguyên tử khác nhau. Số obitan lai hoá bằng số obitan nguyên tử tham gia lai hoá. Các obitan lai giống nhau về hình dạng của đám mây electron và năng lượng. So với các obitan nguyên tử, chúng dài hơn theo hướng hình thành các liên kết hóa học và do đó gây ra sự xen phủ các đám mây electron tốt hơn.

Sự lai hóa các obitan nguyên tử cần năng lượng, do đó các obitan lai hóa trong nguyên tử cô lập không bền và có xu hướng biến thành các AO nguyên chất. Khi các liên kết hóa học được hình thành, các obitan lai hóa ổn định. Do các liên kết mạnh hơn được hình thành bởi các obitan lai hóa, nhiều năng lượng được giải phóng khỏi hệ thống hơn và do đó hệ thống trở nên ổn định hơn.

lai hóa sp xảy ra, ví dụ, trong sự hình thành các halogenua Be, Zn, Co và Hg (II). Ở trạng thái hóa trị, tất cả các halogen kim loại đều chứa trên mức năng lượng s và p-electron chưa ghép đôi. Khi một phân tử được hình thành, một obitan s và một obitan p tạo thành hai obitan lai hóa sp với một góc 180 o.

Hình 3 quỹ đạo lai sp

Dữ liệu thực nghiệm cho thấy tất cả các halogenua Be, Zn, Cd và Hg (II) đều tuyến tính và cả hai liên kết đều có cùng độ dài.

lai hóa sp 2

Kết quả của sự lai hóa một obitan s và hai obitan p, ba obitan lai hóa sp 2 được hình thành, nằm trong cùng một mặt phẳng và nghiêng với nhau một góc 120 °. Ví dụ, đây là cấu hình của phân tử BF 3:

Hình 4 lai hóa sp 2

lai hóa sp 3

lai hóa sp 3 là đặc trưng của hợp chất cacbon. Là kết quả của sự lai tạp của một quỹ đạo s và ba

các obitan p, bốn obitan lai hóa sp 3 được tạo thành, hướng về các đỉnh của tứ diện với góc giữa các obitan là 109,5 o. Sự lai hóa thể hiện ở sự tương đương hoàn toàn của các liên kết của nguyên tử cacbon với các nguyên tử khác trong các hợp chất, ví dụ, trong CH 4, CCl 4, C (CH 3) 4, v.v.

Hình 5 lai hóa sp 3

Nếu tất cả các obitan lai hoá được liên kết với các nguyên tử giống nhau thì các liên kết không khác gì nhau. Trong các trường hợp khác, độ lệch nhỏ so với góc liên kết chuẩn xảy ra. Ví dụ, trong phân tử nước, H 2 O oxy - sp 3 -hybrid, nằm ở tâm của một tứ diện không đều, ở các đỉnh có hai nguyên tử hydro và hai cặp electron đơn lẻ "nhìn" (Hình 2). Hình dạng của phân tử là góc cạnh, nếu bạn nhìn vào tâm của các nguyên tử. Góc liên kết của HOH là 105 °, khá gần với giá trị lý thuyết là 109 °.

Hình 6 lai hóa sp 3 của nguyên tử oxi và nitơ trong phân tử a) H 2 O và b) NCl 3.

Nếu không có sự kết hợp ("căn chỉnh" Liên kết O-H), góc liên kết HOH sẽ là 90 ° vì các nguyên tử hydro sẽ được gắn vào hai obitan p vuông góc với nhau. Trong trường hợp này, thế giới của chúng ta có thể sẽ hoàn toàn khác.

Thuyết lai hóa giải thích dạng hình học của phân tử amoniac. Kết quả của phép lai giữa obitan lai hóa 2s và ba obitan lai hóa 2p, bốn obitan lai hóa sp 3 được hình thành. Cấu hình của phân tử là một tứ diện méo mó, trong đó ba obitan lai hóa tham gia hình thành liên kết hóa học, và thứ tư với một cặp electron thì không. góc giữa Liên kết N-H không bằng 90 o như trong hình chóp, nhưng cũng không bằng 109,5 o tương ứng với một tứ diện.

Hình 7 sp 3 - lai hóa trong phân tử amoniac

Khi amoniac tương tác với một ion hydro, một ion amoni được hình thành do tương tác cho - nhận, cấu hình của nó là một tứ diện.

Sự kết hợp cũng giải thích sự khác biệt về góc độ giữa Liên kết O-H trong một phân tử nước ở góc. Kết quả của sự lai hóa của hai obitan lai hóa 2s và ba obitan 2p oxi, bốn obitan lai hóa sp 3 được hình thành, trong đó chỉ có hai obitan tham gia tạo liên kết hóa học, dẫn đến biến dạng góc tương ứng với tứ diện.

Hình 8 lai hóa sp 3 trong phân tử nước

Phép lai có thể bao gồm không chỉ s- và p- mà còn bao gồm các obitan d và f.

Với phép lai sp 3 d 2, 6 đám mây tương đương được hình thành. Nó được quan sát thấy trong các hợp chất như 4-, 4-. Trong trường hợp này, phân tử có cấu hình của một khối bát diện:

Cơm. chín d 2 sp 3 -khử trong ion 4-

Những ý tưởng về sự lai hóa giúp chúng ta có thể hiểu được những đặc điểm như vậy về cấu trúc của phân tử mà không thể giải thích theo bất kỳ cách nào khác.

Sự lai hoá các obitan nguyên tử (AO) dẫn đến sự dịch chuyển của đám mây electron theo hướng hình thành liên kết với các nguyên tử khác. Kết quả là, vùng chồng lấn của các obitan lai hóa lớn hơn so với các obitan thuần túy, và độ bền liên kết tăng lên.

Lai hóa obitan nguyên tử là quá trình tìm hiểu cách các nguyên tử thay đổi obitan khi chúng tạo thành hợp chất. Vậy, lai ghép là gì, và những dạng nào của nó tồn tại?

Đặc điểm chung của sự lai hoá các obitan nguyên tử

Lai hóa obitan nguyên tử là một quá trình trong đó các obitan khác nhau của nguyên tử trung tâm được trộn lẫn, dẫn đến sự hình thành các obitan có cùng đặc điểm.

Lai hóa xảy ra trong quá trình hình thành liên kết cộng hóa trị.

Các obitan lai hóa có dạng dấu vô cực hoặc hình số tám đảo ngược không đối xứng, kéo dài ra khỏi hạt nhân nguyên tử. Dạng này gây ra sự xen phủ các obitan lai hóa mạnh hơn với các obitan lai hóa (nguyên chất hoặc lai hóa) của các nguyên tử khác so với trường hợp các obitan nguyên tử thuần túy và dẫn đến sự hình thành các liên kết cộng hóa trị mạnh hơn.

Cơm. 1. Quỹ đạo lai xuất hiện.

Lần đầu tiên, ý tưởng lai giữa các obitan nguyên tử được đưa ra bởi nhà khoa học người Mỹ L. Pauling. Ông tin rằng một nguyên tử tham gia vào liên kết hóa học có các obitan nguyên tử khác nhau (obitan s-, p-, d-, f), thì kết quả là sự lai hóa các obitan này sẽ xảy ra. Bản chất của quá trình là các obitan nguyên tử tương đương với nhau được hình thành từ các obitan khác nhau.

Các kiểu lai hóa các obitan nguyên tử

Có một số kiểu lai:

. Kiểu lai này xảy ra khi một obitan s và một obitan p trộn lẫn với nhau. Kết quả là, hai obitan sp chính thức được hình thành. Các quỹ đạo này được định vị hạt nhân nguyên tử sao cho góc giữa chúng là 180 độ.

Cơm. 2. lai hóa sp.

lai hóa sp2. Kiểu lai hóa này xảy ra khi một obitan s và hai obitan p trộn lẫn với nhau. Kết quả là, ba obitan lai hóa được hình thành, chúng nằm trong cùng một mặt phẳng và nghiêng với nhau một góc 120 độ.
. Kiểu lai hóa này xảy ra khi một obitan s và ba obitan p trộn lẫn với nhau. Kết quả là, bốn obitan sp3 chính thức được hình thành. Các obitan này hướng lên đỉnh của tứ diện và nằm với nhau một góc 109,28 độ.

lai hóa sp3 là đặc trưng của nhiều nguyên tố, ví dụ, nguyên tử cacbon và các chất nhóm IVA khác (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, v.v.)

Cơm. 3. lai hóa sp3.

Ngoài ra còn có nhiều hơn nữa các loại phức tạp lai hóa liên quan đến obitan d của nguyên tử.

Chúng ta đã học được gì?

Sự lai tạp rất phức tạp quá trình hóa học khi các obitan lai hóa khác nhau của nguyên tử tạo thành các obitan lai hóa giống nhau (tương đương). Người đầu tiên đưa ra lý thuyết về phép lai là L. Pauling người Mỹ. Có ba kiểu lai chính: lai hoá sp, lai hoá sp2, lai hoá sp3. Ngoài ra còn có nhiều kiểu lai phức tạp hơn liên quan đến các obitan d.

HYBRIDIZATION- Đây là hiện tượng tương tác giữa các obitan phân tử gần nhau về năng lượng và có chung nguyên tố đối xứng, với sự hình thành các obitan lai hóa có năng lượng thấp hơn.

Các đám mây electron tham gia liên kết hóa học càng hoàn toàn trong không gian càng phủ lên nhau nhiều năng lượng thì năng lượng của các electron trong vùng xen phủ và thực hiện liên kết càng ít và liên kết hóa học giữa các nguyên tử này càng mạnh.

Đôi khi liên kết giữa các nguyên tử mạnh hơn mong đợi từ các tính toán. Người ta cho rằng quỹ đạo nguyên tử có hình dạng cho phép nó trùng lặp hoàn toàn hơn với quỹ đạo của nguyên tử lân cận. Một obitan nguyên tử chỉ có thể thay đổi hình dạng của nó bằng cách kết hợp với các obitan nguyên tử khác có tính chất đối xứng khác của cùng một nguyên tử. Là kết quả của sự kết hợp của các obitan khác nhau (s, p, d), các obitan nguyên tử mới ở dạng trung gian hình thành, chúng được gọi là hỗn hợp .

Sự sắp xếp lại các obitan nguyên tử khác nhau thành các obitan mới có hình dạng trung bình được gọi là sự lai tạo .

Số obitan lai hóa bằng số obitan ban đầu. Vì vậy, với sự kết hợp của obitan s và p (lai hóa sp), hai obitan lai hóa hình thành, chúng định hướng với nhau một góc 180 °, Hình 3, Bảng. 5 và 6.

(s + p) obitan Hai sp - orbital Hai sp-hybrid

quỹ đạo

Hình 3 - sp - Lai hóa các obitan hóa trị

Bảng 6 - Sự hình thành các obitan lai

Bảng 7 - Sự hình thành một số phân tử ở chu kỳ V và VI

Liên kết hóa học được hình thành bởi các electron của các obitan lai hóa mạnh hơn liên kết liên quan đến các electron của các obitan lai hóa, vì trong quá trình lai hóa, sự xen phủ xảy ra trong hơn. Các obitan lai chỉ hình thành liên kết s.

Các quỹ đạo có năng lượng gần nhau có thể trải qua quá trình lai hóa.Đối với nguyên tử có điện tích hạt nhân nhỏ, chỉ có obitan s và p là thích hợp cho quá trình lai hóa. Đây là đặc trưng nhất của các nguyên tố thuộc thời kỳ thứ hai của nhóm II - VI, Bảng. 6 và 7.

Theo nhóm từ trên xuống dưới với sự tăng lên của bán kính nguyên tử, khả năng hình thành liên kết hóa trị yếu đi, sự chênh lệch về năng lượng của các electron s- và p tăng lên, khả năng lai hóa của chúng giảm xuống.

Các obitan điện tử tham gia vào việc hình thành liên kết và định hướng không gian của chúng quyết định hình dạng hình học của phân tử.

Hình dạng tuyến tính của phân tử. Các hợp chất có hình dạng phân tử mạch thẳng được hình thành bằng cách chồng chéo:

1. Hai obitan s (liên kết s - s): H 2, Na 2, K 2, v.v.

2. obitan s - và p (liên kết s - p): HC1, HBr, v.v.

3. Hai obitan p (liên kết p - p): F 2, C1 2, Br 2, v.v.

s – s s – p p – p

Hình 4 - Các phân tử tuyến tính

Dạng mạch thẳng của phân tử cũng do nguyên tử của một số nguyên tố nhóm II với nguyên tử hydro hoặc halogen (BeH 2, BeG 2, ZnG 2) tạo thành. Chúng ta hãy xem xét sự hình thành của phân tử BeCl 2. Một nguyên tử berili ở trạng thái kích thích có hai electron chưa ghép đôi (2s l và 2p 1), do đó, sự lai hóa sp xảy ra, trong đó hai obitan lai hóa sp được hình thành, nằm ở góc 180 ° so với nhau (xem sự lai hóa quỹ đạo). Khi beri tương tác với các halogen, hai obitan lai hóa sp của nguyên tử berili xen phủ với obitan p của hai nguyên tử clo, dẫn đến một phân tử mạch thẳng, Hình. 5.

Hình 5 - Phân tử BeCl 2 tuyến tính

hình dạng tam giác của các phân tử diễn ra trong quá trình hình thành các halogenua bo và nhôm. Nguyên tử bị kích thích của bot có 3 electron chưa ghép đôi (2s 1 và 2p 2). Khi liên kết hóa học được hình thành, sự lai hóa sp 2 xảy ra và 3 obitan lai hóa sp 2 được hình thành, chúng nằm trong cùng một mặt phẳng và hướng vào nhau tại một góc 120 °, Hình. 6.

(s + p + p) - ba sp 2 - lai

quỹ đạo quỹ đạo

Hình 6 - sp 2 - Sự kết hợp của các obitan hóa trị (a) và

phân tử tam giác BCl 3 (b)

Khi bo tương tác với clo, ba obitan lai hóa sp 2 của nguyên tử bo xen phủ với obitan p của ba nguyên tử clo, tạo ra phân tử có dạng tam giác phẳng. Góc liên kết trong phân tử BCl 3 là 120 °.

Hình dạng tứ diện của phân tử đặc trưng của hợp chất của các nguyên tố nhóm IV nhóm con chính với halogen, hydro. Vì vậy, nguyên tử cacbon ở trạng thái kích thích có bốn electron chưa ghép đôi (2s 1 và 2p 3), do đó, sự lai hóa sp xảy ra, trong đó bốn obitan lai hóa được hình thành, nằm ở góc 109,28 ° với nhau, Hình. 7.

(s + p + p + p) - bốn sp 3 -hybrid

quỹ đạo quỹ đạo

Hình 7 - sp 3 - Sự kết hợp của các obitan hóa trị (a) và

phân tử CH 4 tứ diện (b)

Khi 4 obitan lai hoá sp 3 của nguyên tử cacbon và obitan s của 4 nguyên tử hiđro xen phủ nhau, phân tử metan được tạo thành, phân tử có dạng tứ diện. Góc liên kết là 109,28 °.

Được xem xét hình dạng hình học phân tử (thẳng, tam giác, tứ diện) là lý tưởng(Quy tắc của Gillespie).

Ngược lại với các hợp chất đã xét ở trên, phân tử của các nguyên tố thuộc nhóm V và VI của các phân nhóm chính có các cặp electron hóa trị duy nhất nên góc giữa các liên kết nhỏ hơn so với phân tử lý tưởng.

Hình chóp của các phân tử diễn ra trong sự hình thành hợp chất hydro các phần tử của V nhóm của phân nhóm chính. Khi một liên kết hóa học được hình thành, ví dụ, ở nguyên tử nitơ, cũng như ở nguyên tử cacbon, sự lai hóa sp 3 xảy ra và bốn obitan lai hóa sp 3 được hình thành, chúng định hướng với nhau một góc 109,28. Nhưng không giống như nguyên tử cacbon ở nguyên tử nitơ, không chỉ các obitan một electron tham gia vào quá trình lai hóa(2p 3), mà còn là hai điện tử(2s 2). Do đó, trong số bốn obitan lai hóa sp 3, ba obitan có một electron mỗi obitan (obitan một electron), các obitan này tạo liên kết với ba nguyên tử hydro. Các obitan thứ tư với một cặp electron không chia sẻ sẽ không tham gia vào quá trình hình thành liên kết. Phân tử NH 3 có dạng hình chóp. tám.

Hình 8 - Phân tử amoniac hình chóp

Trên đỉnh của kim tự tháp là một nguyên tử nitơ, và ở các góc (tam giác) của đáy là nguyên tử hydro. Góc liên kết là 107,3 °. Độ lệch của góc so với tứ diện (109,28 °) là do lực đẩy giữa cặp electron duy nhất trong obitan lai hóa sp 3 thứ tư và các cặp liên kết trong ba obitan lai hóa khác, tức là. Obitan lai hóa sp 3 với một cặp electron đơn sẽ đẩy ba obitan khác của liên kết N – H ra khỏi chính nó, làm giảm góc đến 107,3 °.

Theo quy tắc Gillespie: nếu nguyên tử trung tâm thuộc các nguyên tố ở chu kì 3 trở lên và nguyên tử ở cuối thuộc các nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn các halogen thì sự hình thành liên kết được thực hiện thông qua các obitan p nguyên chất và các góc liên kết. trở thành »90 °, do đó, đối với các chất tương tự nitơ (P, As, Sb) lai của các obitan trong phân tử hợp chất hydro không được quan sát thấy. Ví dụ, ba electron p chưa ghép đôi (3s 2 và 3p 3), có obitan điện tử nằm theo ba hướng vuông góc với nhau và electron s của ba nguyên tử hydro tham gia vào việc hình thành phân tử photphin (PH 3). Các liên kết nằm dọc theo ba trục của obitan p. Các phân tử tạo thành, giống như phân tử NH 3, có dạng hình chóp, nhưng không giống như phân tử NH 3, trong phân tử PH 3, góc liên kết là 93,3 °, và trong hợp chất AsH 3 và SbH 3, tương ứng là 91,8 và 91,3 °, quả sung. 9 và tab. 4.

Hình 9 - PH 3 phân tử

Cặp electron đơn độc sẽ chiếm obitan s không liên kết.

Hình dạng góc của phân tử tạo thành hợp chất với hiđro của các nguyên tố thuộc nhóm VI của phân nhóm chính. Các đặc điểm được coi là hình thành liên kết trong hợp chất của các nguyên tố nhóm V cũng là đặc điểm của hợp chất với hiđro của các nguyên tố nhóm VI. Do đó, trong phân tử nước, nguyên tử oxi, giống như nguyên tử nitơ, ở trạng thái lai hóa sp 3. Trong số bốn obitan lai hóa sp 3, mỗi obitan có một electron; các obitan này tạo liên kết với hai nguyên tử hydro.

Hai obitan lai hóa sp 3 còn lại, mỗi obitan chứa một cặp electron duy nhất và không tham gia vào quá trình hình thành liên kết.

Phân tử H 2 O có dạng góc, góc liên kết là 104,5 °. Độ lệch của giá trị góc so với hình tứ diện thậm chí còn lớn hơn do lực đẩy từ hai cặp electron đơn lẻ, Hình. mười.

Hình 10 - Phân tử nước dạng góc

H 2 S, H 2 Se, H 2 Te có dạng phân tử dạng góc, chỉ tương tự của oxy, sự hình thành liên kết trong H 2 E được kết nối được thực hiện thông qua các obitan p tinh khiết(Quy tắc Gillespie), do đó các góc liên kết là »90 °. Vậy trong phân tử H 2 S, H 2 Se, H 2 Te lần lượt bằng 92; 91; 89,5 °.

Bảng 8 - Phân tử khối hợp chất với hiđro của các nguyên tố thuộc chu kì 2