Гибридизация – определение, виды, правила, примеры

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 — это расширение теории валентных связей, которое помогает нам понять формирование связи, энергию связи и длину связи.

When two atomic orbitals combine 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. The atomic orbitals of comparable energies are mixed together during the hybridization process, which mostly involves the merging of two orbitals or two ‘p’ orbitals or the mixing of an ‘s’ orbital with a ‘p’ orbital as well as an ‘s’ orbital with a ‘d’ orbital.

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.

Особенности гибридизации

1. Гибридизация происходит между атомными орбиталями с одинаковыми энергиями.
2. Количество образовавшихся гибридных орбиталей равно количеству смешивающихся атомных орбиталей.
3. Не обязательно, чтобы все наполовину заполненные орбитали участвовали в гибридизации. Могут участвовать даже полностью заполненные орбитали, но имеющие слегка меняющуюся энергию.
4. Гибридизация происходит только при образовании связи, а не в отдельном атоме газа.
5. Если известна гибридизация молекулы, можно предсказать форму молекулы.
6. 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 с 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-гибридизированная 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 % «р»-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 sp ³ гибридные орбитали. Они указывают на четыре угла правильного тетраэдра и образуют друг с другом угол 109°28′.

• Гибридные sp3-орбитали образуют угол 109,28 градуса.
• Каждая гибридная орбиталь имеет 25%-й характер и 75%-й характер.
• Этан и метан являются двумя примерами.

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

Он имеет 1s, 3p и 2d орбитали, которые в совокупности образуют 6 идентичных sp ³ d ² гибридных орбиталей. Эти шесть орбиталей указывают на углы октаэдра. Они наклонены под углом 90 градусов друг к другу.

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: участвуют четыре группы электронов, что приводит к sp ³ -гибридизации; орбитальный угол равен 109,5°.
• Тригонально-бипирамидальная: 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°.

Правило Бента

A central atom bonded to multiple groups in a molecule will hybridise so that orbitals with more s character are directed towards electropositive groups and orbitals with more p character are directed towards electronegative groups.

Правила наблюдения за типом гибридизации

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

1. Рассчитайте общее количество валентных электронов.
2. Рассчитать количество дуплексов или октетов ИЛИ
3. Количество неподеленных пар электронов
4. Количество используемых орбиталей = количество дуплексов или октетов + количество неподеленных пар электронов
5. Если неподеленной пары электронов нет, то геометрия орбиталей и молекулы другая.

Примеры вопросов

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 ^sp3 -гибридизированной, 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.