Гибридизация

Концепция гибридизации определяется как процесс объединения двух атомных орбиталей для создания гибридных орбиталей нового типа. Это смешение обычно приводит к образованию гибридных орбиталей с совершенно разными энергиями, формами и так далее. Гибридизация в основном осуществляется атомными орбиталями одного и того же энергетического уровня. Однако в этом процессе могут участвовать как полностью заполненные, так и наполовину заполненные орбитали, если их энергии равны. Концепция гибридизации является расширением теории валентной связи, которая помогает нам понять формирование связи, энергию связи и длину связи.

Что такое гибридизация?

When two atomic orbitalscombine to form a hybrid orbital in a molecule, the energy of the orbitals of individual atoms is redistributed to give orbitals of equivalent energy. This is known as hybridization. 

Атомные орбитали сопоставимых энергий смешиваются вместе в процессе гибридизации, который в основном включает слияние двух орбиталей или двух «p»-орбиталей или смешивание «s»-орбитали с «p-орбиталью», а также «s». орбиталь с d-орбиталью.

Гибридные орбитали — это новые орбитали, образовавшиеся в результате этого процесса. Что еще более важно, гибридные орбитали можно использовать для объяснения свойств атомных связей и молекулярной геометрии. Углерод, например, образует четыре одинарные связи, в которых s-орбиталь валентной оболочки объединяется с тремя p-орбиталями валентной оболочки. Эта комбинация генерирует четыре эквивалентные смеси sp ³ . Они будут расположены в виде тетраэдра вокруг углерода, который связан с четырьмя разными атомами.

Шаги для определения типа гибридизации

Чтобы понять тип гибридизации в атоме или ионе, необходимо соблюдать следующие правила.

1. Сначала определите общее число валентных электронов, содержащихся в атоме или ионе.
2. Затем подсчитайте количество неподеленных пар, связанных с этим атомом или ионом.
3. Теперь необходимое количество орбиталей можно рассчитать, добавив количество дуплексов или октетов и количество неподеленных пар электронов.
4. Следует отметить, что геометрия орбиталей в атомах или ионах иная, когда нет неподеленной пары электронов.

Особенности гибридизации

• Гибридизация происходит между атомными орбиталями с одинаковыми энергиями.
• Количество образовавшихся гибридных орбиталей равно количеству смешивающихся атомных орбиталей.
• Не обязательно, чтобы все наполовину заполненные орбитали участвовали в гибридизации. Могут участвовать даже полностью заполненные орбитали, но имеющие слегка меняющуюся энергию.
• Гибридизация происходит только при образовании связи, а не в отдельном атоме газа.
• Если известна гибридизация молекулы, можно предсказать форму молекулы.
• Большая доля гибридной орбитали всегда положительна, а меньшая доля на противоположной стороне всегда отрицательна.

Типы гибридизации

Гибридизацию можно классифицировать как sp ³ , sp ² , sp, sp ³ d, sp ³ d ² или sp ³ d ³ в зависимости от типов орбиталей, участвующих в смешении.

sp Гибридизация

Это происходит, когда одна s- и одна p-орбиталь в основной оболочке атома объединяются, образуя две новые эквивалентные орбитали. Вновь образованные орбитали известны как sp-гибридные орбитали. Он производит линейные молекулы под углом 180°. Это влечет за собой объединение одной орбитали и одной p-орбитали с одинаковой энергией для создания новой гибридной орбитали, известной как sp-гибридная орбиталь.

• Это также известно как диагональная гибридизация.
• Каждая sp-гибридная орбиталь содержит одинаковое количество символов s и p.
• Примерами являются все соединения бериллия, такие как BeF ₂ , BeH ₂ и BeCl ₂ .

sp ² Гибридизация

Это происходит, когда одна s- и две p-орбитали одной оболочки атома объединяются, образуя три эквивалентные орбитали. Новообразованные орбитали известны как гибридные sp2 ^- орбитали. Это также известно как тригональная гибридизация. Это влечет за собой объединение одной орбитали с двумя p-орбиталями равной энергии для создания новой гибридной орбитали, известной как sp ² . Смесь тригональной симметрии s- и p-орбиталей поддерживается на уровне 120 градусов. Все три гибридные орбитали остаются в одной плоскости и образуют друг с другом угол 120°.

• Каждая образованная гибридная орбиталь имеет 33,33 % и 66,66 % «p»-характер.
• Молекулы треугольной плоской формы имеют центральный атом, который связан с тремя другими атомами и находится в состоянии ^sp2- гибридизации. Соединения бора являются примерами.

sp ³ Гибридизация

Когда одна s-орбиталь и три p-орбитали из одной и той же оболочки атома объединяются, образуя четыре новых эквивалентных орбитали, гибридизация известна как тетраэдрическая гибридизация или sp ³ . Новообразованные орбитали известны как гибридные ^sp3- орбитали. Они указывают на четыре угла правильного тетраэдра и образуют друг с другом угол 109°28′.

• Гибридные орбитали sp ³ образуют угол 109,28 градусов.
• Каждая гибридная орбиталь имеет 25%-й характер и 75%-й характер.
• Два примера: этан и метан.

sp ³ d Гибридизация

Смешивание 1s-орбиталей, 3p-орбиталей и 1d-орбиталей дает 5 sp3d-гибридных орбиталей с одинаковой энергией. Их геометрия тригонально-бипирамидальная. Комбинация s, p и d орбиталей приводит к тригонально-бипирамидальной симметрии. Экваториальные орбитали представляют собой три гибридные орбитали, ориентированные под углом 120° друг к другу и лежащие в горизонтальной плоскости.

• Остальные две орбитали, известные как осевые орбитали, находятся в вертикальной плоскости под углом 90 градусов к экваториальным орбиталям.
• Гибридизация в пентахлориде фосфора, например (PCl ₅ ).

sp ³ d ² Гибридизация

Когда 1s, 3p и 2d-орбитали объединяются, образуя 6 идентичных sp ³ d ² гибридных орбиталей, гибридизация называется sp ³ d ² гибридизацией. Эти семь орбиталей указывают на углы октаэдра. Они наклонены под углом 90 градусов друг к другу.

sp ³ d ³ Гибридизация

Он имеет 1s, 3p и 3d-орбитали, которые в совокупности образуют 7 идентичных sp ³ d ³ гибридных орбиталей. Эти семь орбиталей указывают на углы пятиугольной бипирамиды. например ЕСЛИ ₆ .

Формы гибридизации

• Линейная : sp-гибридизация вызвана взаимодействием двухэлектронных групп; орбитальный угол равен 180°.
• Тригонально-плоский: задействованы три группы электронов, что приводит к гибридизации sp ² ; орбитали отстоят друг от друга на 120°.
• Тетраэдрический: задействованы четыре электронные группы, что приводит к sp ^3- гибридизации; орбитальный угол равен 109,5°.
• Тригонально-бипирамидальный: участвуют пять электронных групп, что приводит к sp ³ d гибридизации; орбитальные углы равны 90° и 120°.
• Октаэдрический: участвуют шесть электронных групп, что приводит к гибридизации sp ³ d ² ; орбитали отстоят друг от друга на 90°.

Часто задаваемые вопросы о гибридизации

Вопрос 1: Какая гибридная орбиталь среди sp, sp2 и sp3 более электроотрицательна?

Отвечать:

The percentage of s character in sp, sp², and sp³ hybridised carbon is 50%, 33.33%, and 25%, respectively. Because of the spherical shape of the s orbital, it is attracted evenly from all directions by the nucleus. As a result, an s-character hybrid orbital will be closer to the nucleus and thus more electronegative. As a result, the sp hybridised carbon is the most electronegative.

Вопрос 2: Что такое гибридные орбитали?

Отвечать:

Hybrid orbitals are formed by combining standard atomic orbitals and resulting in the formation of new atomic orbitals.

Вопрос 3: Каковы пять форм гибридизации?

Отвечать:

Linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal bipyramidal, and octahedral are the five basic shapes of hybridization.

Вопрос 4: Почему молекула амида выглядит как ^sp3- гибридная, но является ^sp2 ?

Отвечать:

If the atom is either enclosed by two or more p orbitals or has a lone pair capable of jumping into a p orbital, the general process of hybridization will change. As a result, in the case of an amide molecule, the lone pair enters a p orbital, resulting in three adjacent parallel p orbitals.

Вопрос 5: Что такое правило Бента?

Отвечать:

A central atom connected to numerous groups in a molecule will hybridise, causing orbitals with more s character to be directed towards electropositive groups and orbitals with more p character to be directed towards electronegative groups.