Szervetlen anyagok atomjai hibridizációs típusának meghatározása. Példa a kapcsolat típusának meghatározására

A kémiai részecskék geometriai alakjának meghatározása során fontos figyelembe venni, hogy a fő atom vegyértékelektron-párjai, beleértve azokat is, amelyek nem képeznek kémiai kötést, távolsági egymástól a térben.

A kifejezés jellemzői

A kovalens kémiai kötések kérdésének mérlegelésekor gyakran használják az atomi pályák hibridizációjának fogalmát. Ez a kifejezés a forma és az energia összehangolásához kapcsolódik. Az atomi pályák hibridizációja kvantumkémiai átrendeződési folyamattal jár. A pályák szerkezete eltér az eredeti atomoktól. A hibridizáció lényege, hogy a kötött atom magja mellett elhelyezkedő elektront nem egy adott atompálya, hanem azok azonos főkvantumszámmal való kombinációja határozza meg. Többnyire ez a folyamat magasabb, közeli energiájú atompályákra vonatkozik, amelyek elektronokkal rendelkeznek.

A folyamat sajátosságai

A molekulákban lévő atomok hibridizációjának típusai az új pályák orientációjától függenek. A hibridizáció típusa alapján meghatározható egy ion vagy molekula geometriája, és konkrét kémiai tulajdonságokat javasolhatunk.

A hibridizáció típusai

Ez a típusú hibridizáció, mint például az sp, lineáris szerkezet, a kötések közötti szög 180 fok. Az ilyen típusú hibridizációval rendelkező molekulákra példa a BeCl 2.

A hibridizáció következő típusa az sp 2. A molekulák háromszög alakúak, a kötések közötti szög 120 fok. Az ilyen típusú hibridizáció tipikus példája a BCl 3.

Az sp 3 hibridizációs típus a molekula tetraéderes szerkezetét feltételezi, az ezzel a hibridizációs lehetőséggel rendelkező anyag tipikus példája a CH 4 metánmolekula. A kötési szög ebben az esetben 109 fok 28 perc.

Nemcsak a párosított elektronok, hanem a meg nem osztott elektronpárok is közvetlenül részt vesznek a hibridizációban.

Hibridizáció vízmolekulában

Például egy vízmolekulában két poláris kovalens kötés van az oxigénatom és a hidrogénatom között. Ezenkívül magának az oxigénatomnak van két külső elektronpárja, amelyek nem vesznek részt a kémiai kötés létrehozásában. Ez a 4 elektronpár egy bizonyos helyet foglal el az oxigénatom körül. Mivel mindegyiknek azonos a töltése, a térben taszítják egymást, és az elektronfelhők jelentős távolságra helyezkednek el egymástól. Az atomok hibridizációjának típusa ebben az anyagban az atompályák alakjának megváltozásával jár, megnyúlnak és a tetraéder csúcsaihoz igazodnak. Ennek eredményeként a vízmolekula szögletes alakot kap, az oxigén-hidrogén kötések közötti kötésszög 104,5 o.

A hibridizáció típusának előrejelzésére a kémiai kötés kialakulásának donor-akceptor mechanizmusát használhatjuk. Ennek eredményeként egy kisebb elektronegativitású elem szabad pályái átfedik egymást, valamint a nagyobb elektromos negativitással rendelkező elem pályái, amelyek egy elektronpárt tartalmaznak. Az atomok elektronikus konfigurációjának összeállítása során figyelembe veszik az oxidációs állapotukat.

A hibridizáció típusának azonosítására vonatkozó szabályok

A szénhibridizáció típusának meghatározásához bizonyos szabályokat használhat:

• azonosítjuk a központi atomot, kiszámítjuk a σ kötések számát;
• állítsa be a részecske atomjainak oxidációs állapotát;
• a fő atom elektronikus konfigurációjának rögzítése a szükséges oxidációs állapotban;
• diagramot készíteni a vegyértékelektronok pályákon való eloszlásáról, az elektronok párosításáról;
• azonosítják azokat a pályákat, amelyek közvetlenül részt vesznek a kötés kialakulásában, párosítatlan elektronokat találnak (ha a vegyértékpályák száma nem elegendő a hibridizációhoz, akkor a következő energiaszintű pályákat használják).

A molekula geometriáját a hibridizáció típusa határozza meg. Nem befolyásolja a pi kötések jelenléte. További kötés esetén a kötési szög változása lehetséges, ennek oka a többszörös kötést alkotó elektronok kölcsönös taszítása. Így a nitrogén-monoxid molekulában (4) az sp 2 hibridizáció során a kötési szög 120 fokról 134 fokra nő.

Hibridizáció ammónia molekulában

Egy meg nem osztott elektronpár befolyásolja a teljes molekula dipólusmomentumát. Az ammónia tetraéderes szerkezetű, valamint egy meg nem osztott elektronpár. A nitrogén-hidrogén és a nitrogén-fluor kötések ionossága 15 és 19 százalék, hosszát 101, illetve 137 pm-ben határoztuk meg. Így a nitrogén-fluorid molekulának nagyobb dipólusmomentumnak kell lennie, de a kísérleti eredmények ennek az ellenkezőjét mutatják.

Hibridizáció szerves vegyületekben

A szénhidrogének mindegyik osztályát saját hibridizációs típus jellemzi. Így az alkánok (telített szénhidrogének) osztályába tartozó molekulák képződése során a szénatom mind a négy elektronja hibrid pályát alkot. Ha átfedik egymást, 4 hibrid felhő képződik, amelyek a tetraéder csúcsaihoz igazodnak. Ezután csúcsaik átfednek a hidrogén nem hibrid s-pályáival, és egyszerű kötést alkotnak. A telített szénhidrogénekre az sp 3 hibridizáció jellemző.

A telítetlen alkénekben (tipikus képviselőjük az etilén) csak három elektronpálya vesz részt a hibridizációban - s és 2 p, a három hibrid pálya háromszög alakot alkot a térben. A nem hibrid p-pályák átfedik egymást, többszörös kötést hozva létre a molekulában. A szerves szénhidrogének ezen osztályát a szénatom sp 2 hibrid állapota jellemzi.

Az alkinek abban különböznek a szénhidrogének előző osztályától, hogy a hibridizációs folyamatban csak kétféle pálya vesz részt: s és p. Az egyes szénatomokon lévő fennmaradó két nem hibrid p-elektron két irányban átfedi egymást, és két többszörös kötést képez. A szénhidrogének ezen osztályát a szénatom sp-hibrid állapota jellemzi.

Következtetés

Egy molekulában a hibridizáció típusának meghatározásával megmagyarázható a különféle szervetlen és szerves anyagok szerkezete, és megjósolható a lehetséges Kémiai tulajdonságok konkrét anyag.

Utasítás

Tekintsük a legegyszerűbb telített szénhidrogén, a metán molekuláját. Így néz ki: CH4. A molekula térbeli modellje egy tetraéder. A szénatom négy hidrogénatommal alkot kötést, amelyek hossza és energiája pontosan azonos. Ezekben a fenti példa szerint 3 – P elektron és 1 S – elektron vesz részt, amelyek pályája a történtek hatására kezdett pontosan megfelelni a másik három elektron pályájának. Az ilyen típusú hibridizációt sp^3 hibridizációnak nevezik. Minden végső dolog velejárója.

De a telítetlen vegyületek legegyszerűbb képviselője az etilén. Képlete a következő: C2H4. Milyen típusú hibridizáció rejlik az anyag molekulájában lévő szénben? Ennek eredményeként három orbitál képződik aszimmetrikus „nyolcas alakzatok” formájában, amelyek ugyanabban a síkban helyezkednek el, egymással 120^0-os szöget zárva. 1 – S és 2 – P elektronok alkották őket. Az utolsó 3. P - elektron nem módosította a pályáját, azaz szabályos „nyolcas” formában maradt. Az ilyen típusú hibridizációt sp^2 hibridizációnak nevezik.

Hogyan jönnek létre a kötések egy molekulában? Minden atom két hibridizált pályája érintkezett két hidrogénatommal. A harmadik hibridizált orbitális kötést alkotott egy másik azonos pályájával. És a maradék P pályák? A molekula síkjának mindkét oldalán „vonzottak” egymáshoz. A szénatomok között kötés jött létre. A „kettős” kötéssel rendelkező atomokat az sp^2 jellemez.

Mi történik egy acetilén molekulában vagy? Képlete a következő: C2H2. Mindegyik szénatomban csak két elektron megy keresztül hibridizáción: az 1 -S és az 1 -P. A fennmaradó kettő „szabályos nyolcasok” formájában tartja meg pályáját, átfedve a molekula síkját és mindkét oldalán. Ezért ezt a típusú hibridizációt sp - hibridizációnak nevezik. A hármas kötéssel rendelkező atomokban rejlik.

Minden szavak, amely egy adott nyelven létezik, több csoportra osztható. Ez mind a jelentés, mind a nyelvtani funkciók meghatározásában fontos szavak. Egy bizonyosnak tulajdonítva típus, akkor is a szabályok szerint módosíthatod, ha még soha nem láttad. Az elemek típusai szavak A lexikológia a nyelv összetételével foglalkozik.

Szükséged lesz

• - szöveg;
• - szótár.

Utasítás

Válassza ki azt a szót, amelynek típusát meg szeretné határozni. Egyik-másik szófajhoz való tartozása még nem játszik szerepet, ahogy a mondatbeli alakja és funkciója sem. Ez teljesen bármilyen szó lehet. Ha a feladatban nincs feltüntetve, írd le az elsőt, amivel találkozol. Határozza meg, hogy megnevez-e egy objektumot, minőséget, műveletet vagy sem. Ehhez a paraméterhez minden szavak névelőre, névmásra, számnévre, segédnévre és közbeszólásra oszthatók. Az elsőre típus főnevek, melléknevek, igék és . Ezek a tárgyak, tulajdonságok és cselekvések nevei. A névadó funkcióval rendelkező szavak második típusa a névmás. A névadási képesség hiányzik a , a közbeszólás és a szolgáltatástípusoknál. Ezek viszonylag kis szócsoportok, de mindenkiben benne vannak.

Határozza meg, hogy az adott szó képes-e kifejezni a fogalmat! Ez a funkció a következőhöz érhető el szavak denominációs típusú egységek, mert ezek alkotják bármely nyelv fogalmi sorozatát. Bármely szám azonban a fogalmak kategóriájába tartozik, és ennek megfelelően ezt a funkciót is viseli. A funkcionális szavaknak is van, de a névmásoknak és a közbeszólásoknak nincs.

Gondold át, milyen lenne a szó, ha egy mondatban lenne. Lehetne? Bármilyen jelentőségteljes szó lehet. De a számnak és a számnak is megvan ez a lehetősége. De a hivatalosak szavak segédszerepet játszanak, nem lehetnek sem alanyai, sem másodlagos tagjai a mondatnak, akárcsak a közbeszólások.

A kényelem érdekében létrehozhat egy négy oszlopból és hat sorból álló táblázatot. A felső sorban jelölje be a megfelelő oszlopokat: „Szótípusok”, „Elnevezés”, „Fogalmak” és „Része lehet egy mondatnak”. Az első bal oldali oszlopba írja fel a szófajták nevét, öt van belőlük. Határozza meg, hogy egy adott szónak milyen funkciói vannak, és melyek nem. Tegye a pluszjeleket és a megfelelő oszlopokba. Ha mindhárom oszlop pluszt tartalmaz, akkor ez jelentős típus. A névmási pluszjelek az első és a harmadik oszlopban, a második és a harmadik oszlopban jelennek meg. Szolgáltatás szavak csak fogalmat tudnak kifejezni, vagyis a második oszlopban egy plusz van. A közbeszólásokkal szemben mindhárom oszlopban mínuszok lesznek.

Videó a témáról

A hibridizáció a hibridek - növények vagy állatok - előállításának folyamata, amelyek különböző fajták és fajták keresztezéséből származnak. A hibrid (hibrida) szóval latin nyelv"keveréknek" fordítják.

Hibridizáció: természetes és mesterséges

A hibridizációs folyamat a különböző egyedektől származó különböző sejtekből származó genetikai anyagok egy sejtben történő kombinálásán alapul. Különbséget teszünk intraspecifikus és távoli között, amelyekben különböző genomok kapcsolódása történik. A természetben a természetes hibridizáció emberi beavatkozás nélkül is megtörtént és zajlik. A növények egy fajon belüli kereszteződéssel változtak és fejlődtek, és új állatfajták és fajták jelentek meg. Ebből a szempontból a DNS-hibridizáció megtörténik, nukleinsavak, változások atomi és atomon belüli szinten.

Az akadémiai kémiában a hibridizáció az anyagmolekulákban lévő atomi pályák specifikus kölcsönhatására utal. De nem az igazi fizikai folyamat, hanem csak egy hipotetikus modell, koncepció.

Hibridek a növénytermesztésben

1694-ben a német tudós, R. Camerarius javasolta a mesterséges előállítást. 1717-ben pedig az angol T. Fairchild keresztezett először különböző típusú szegfűket. Manapság a növények fajlagos hibridizálását végzik annak érdekében, hogy magas hozamú vagy adaptált, például fagyálló fajtákat kapjanak. A formák és fajták hibridizálása a növénynemesítés egyik módszere. Ily módon hatalmas számú modern mezőgazdasági növényfajtát hoztak létre.

Távoli hibridizáció során, amikor a képviselőket keresztezzük különböző típusokés a különböző genomokat kombinálják, az így létrejövő hibridek a legtöbb esetben nem hoznak utódokat vagy rossz minőségű keresztezéseket. Éppen ezért nincs értelme a kertben érlelt hibrid uborka magvakat hagyni, és minden alkalommal szaküzletben megvásárolni.

Állattenyésztés

A világban természetes hibridizáció is végbemegy, fajon belüli és távoli egyaránt. Az öszvéreket kétezer évvel korunk előtt ismerték az emberek. Manapság pedig az öszvért és az öszvért használják háztartás mint egy viszonylag olcsó munkaállat. Igaz, az ilyen hibridizáció interspecifikus, így a hím hibridek szükségszerűen sterilen születnek. A nőstények nagyon ritkán tudnak utódokat szülni.

Az öszvér egy kanca és egy szamár hibridje. A mén és egy szamár keresztezésével kapott hibridet hinnynek nevezik. Az öszvéreket speciálisan tenyésztik. Magasabbak és erősebbek, mint egy hínár.

De a házikutya és a farkas keresztezése nagyon gyakori tevékenység volt a vadászok körében. Ezután a kapott utódokat további szelekciónak vetettük alá, amelynek eredményeként új kutyafajták jöttek létre. Napjainkban az állatszelekció az állattenyésztés sikerének fontos összetevője. A hibridizációt célirányosan, meghatározott paraméterekre összpontosítva hajtják végre.

Az atompálya hibridizáció egy olyan folyamat, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, hogyan módosítják az atomok pályájukat, amikor vegyületeket képeznek. Tehát mi a hibridizáció, és milyen típusai léteznek?

Az atompályák hibridizációjának általános jellemzői

Az atomi pályahibridizáció olyan folyamat, amelyben egy központi atom különböző pályái keverednek, aminek eredményeként azonos jellemzőkkel rendelkező pályák képződnek.

A hibridizáció a kovalens kötés kialakulása során megy végbe.

A hibrid orbitális fogyatékossága egy végtelen jel vagy egy aszimmetrikus, fordított nyolcas alak, amely az atommagtól távolodik. Ez a forma a hibrid pályák erősebb átfedését okozza más atomok (tiszta vagy hibrid) pályáival, mint a tiszta atompályák esetében, és erősebb kovalens kötések kialakulásához vezet.

Rizs. 1. Hibrid orbitális megjelenés.

Az atompályák hibridizációjának ötletét először L. Pauling amerikai tudós vetette fel. Úgy vélte, hogy egy kémiai kötésbe belépő atomnak különböző atompályái vannak (s-, p-, d-, f-pályák), és ennek eredményeként ezek a pályák hibridizálódnak. A folyamat lényege, hogy különböző pályákból egymással ekvivalens atomi pályák jönnek létre.

Az atompálya hibridizáció típusai

Többféle hibridizáció létezik:

• . Ez a típusú hibridizáció akkor következik be, amikor az egyik orbitális és egy p orbitális keveredik. Ennek eredményeként két teljes értékű sp orbitál jön létre. Ezek a pályák az atommag felé helyezkednek el úgy, hogy a köztük lévő szög 180 fokos.

Rizs. 2. sp-hibridizáció.

• sp2 hibridizáció. Ez a típusú hibridizáció akkor következik be, amikor egy s orbitál és két p orbitál keveredik. Ennek eredményeként három hibrid pálya jön létre, amelyek ugyanabban a síkban helyezkednek el, egymással 120 fokos szöget zárva be.
• . Ez a típusú hibridizáció akkor következik be, amikor egy orbitál és három p-pálya keveredik. Ennek eredményeként négy teljes értékű sp3 pálya alakul ki. Ezek a pályák a tetraéder teteje felé irányulnak, és 109,28 fokos szöget zárnak be egymással.

Az sp3 hibridizáció számos elemre jellemző, például a szénatomra és a IV. csoport egyéb anyagaira (CH 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4 stb.)

Rizs. 3. sp3 hibridizáció.

A hibridizáció bonyolultabb típusai is lehetségesek, amelyekben atomok d-pályái is részt vesznek.

Mit tanultunk?

A hibridizáció egy összetett kémiai folyamat, amelyben egy atom különböző pályái azonos (egyenértékű) hibrid pályákat alkotnak. A hibridizáció elméletét először az amerikai L. Pauling hangoztatta. A hibridizációnak három fő típusa van: sp-hibridizáció, sp2-hibridizáció, sp3-hibridizáció. Vannak bonyolultabb hibridizációs típusok is, amelyek d pályákat foglalnak magukban.

Hibridizációhipotetikus keverési folyamatnak nevezzük különféle típusok, hanem egy adott atom energiaközeli pályái, ugyanannyi új (hibrid 1) pálya megjelenésével, energiában és alakban azonos.

Az atompályák hibridizációja kovalens kötések kialakulása során megy végbe.

A hibrid pályák háromdimenziós aszimmetrikus nyolcas alakkal rendelkeznek, amely az atommag egyik oldalához erősen megnyúlik: .

Ez a forma a hibrid pályák erősebb átfedését okozza más atomok (tiszta vagy hibrid) pályáival, mint a tiszta atompályák esetében, és erősebb kovalens kötések kialakulásához vezet. Ezért az atompályák hibridizációjára fordított energiát bőven kompenzálja a hibridpályákat érintő erősebb kovalens kötések kialakulása miatti energia felszabadulása. A hibridpályák nevét és a hibridizáció típusát a hibridizációban részt vevő atompályák száma és típusa határozza meg, pl. sp-, sp 2 -, sp 3 -, sp 2 d- vagysp 3 d 2 - hibridizáció.

A hibrid pályák orientációja, így a molekula geometriája a hibridizáció típusától függ. A gyakorlatban az inverz problémát szokták megoldani: először kísérleti úton megállapítják a molekula geometriáját, majd leírják a kialakulásában részt vevő hibridpályák típusát és alakját.

sp - Hibridizáció. Két hibrid sp- A kölcsönös taszítás eredményeként a pályák az atommaghoz képest úgy helyezkednek el, hogy a köztük lévő szög 180° (7. ábra).

Rizs. 7. Kölcsönös elhelyezkedés kettős térben sp- egy atom hibrid pályái: A - felületek, amelyek a tér azon régióit fedik le, ahol az elektron jelenlétének valószínűsége 90%; b - feltételes kép.

A hibrid pályák ilyen elrendezésének eredményeként az AX 2 összetételű molekulák, ahol A a központi atom, lineáris szerkezet, azaz mindhárom atom kovalens kötése ugyanazon az egyenesen helyezkedik el. Például egy államban sp- hibridizáció, a BeCl 2 molekulában a berillium atom vegyértékpályái helyezkednek el (8. ábra). Lineáris konfiguráció miatt sp- A BeH 2, Be(CH 3) 2, ZnCl 2, CO 2, HC≡N és számos más molekula szintén hibridizálja az atomok vegyértékpályáit.

Rizs. 8. BeC1 2 berillium-klorid háromatomos lineáris molekulája (gáz halmazállapotban): 1 - 3R- Cl atom orbitális; 2 - kettő sp- a Be atom hibrid pályái.

s R 2 - Hibridizáció. Tekintsük az egyik hibridizációját s- és kettő R- pályák. Ebben az esetben három orbitál lineáris kombinációjának eredményeként három hibrid pálya keletkezik sR 2 -pályák. Ugyanabban a síkban helyezkednek el, 120°-os szöget zárva egymással (9. ábra). sR 2 - A hibridizáció számos bórvegyületre jellemző, amelyeknek, mint fentebb látható, gerjesztett állapotban három párosítatlan elektronja van: egy s- és kettő R-elektron. Átfedéskor sR 2 -a bóratom pályái más atomok pályáival három kovalens kötést alkotnak, amelyek hossza és energiája egyenlő. Olyan molekulák, amelyekben a központi atom vegyértékpályái olyan állapotban vannak sR 2 -hibridizáció, háromszög alakúak. A kovalens kötések közötti szögek 120°. Képes sR 2 -hibridizáció a BF 3, BC1 3 molekulákban a bóratomok vegyértékpályái, a CO 3 2 -, NO 3 - anionokban a szén- és nitrogénatomok vegyértékpályái.

Rizs. 9. Kölcsönös pozíció a hármas térben sR 2 -hibrid pályák.

s R 3 - Hibridizáció. Nagyon elterjedtek azok az anyagok, amelyekben a központi atom négyet tartalmaz. sR 3 -egy lineáris kombinációjából származó pályák s- és három R-pályák. Ezek a pályák 109˚28′-os szöget zárnak be egymással, és a tetraéder csúcsai felé irányulnak, amelynek középpontjában atommag(10. a ábra).

Négy egyenlő kovalens kötés kialakulása átfedés miatt sR 3 - más atomok pályáival rendelkező pályák jellemzőek a szénatomokra és az IVA csoport más elemeire; ez határozza meg a molekulák tetraéderes szerkezetét (CH 4, CC1 4, SiH 4, SiF 4, GeH 4, GeBr 4 stb.).

Rizs. 10. A nem kötő elektronpárok hatása a molekulák geometriájára:

a– metán (nincs nem kötő elektronpár);

b– ammónia (egy nem kötő elektronpár);

V– víz (két nem kötő pár).

Hibridpálya magányos elektronpárjai lej . Az összes vizsgált példában a hibrid pályákat egyetlen elektron „népesítette be”. Gyakran előfordul azonban, hogy egy hibrid pályát egy elektronpár „foglal el”. Ez befolyásolja a molekulák geometriáját. Mivel egy nem kötő elektronpárra csak az atommag, a kötő elektronpárra pedig két atommag hat, a nem kötő elektronpár közelebb van az atommaghoz, mint a kötő elektronpár. Ennek eredményeként a nem kötő elektronpár jobban taszítja a kötő elektronpárokat, mint azok egymást. Grafikusan az érthetőség kedvéért a nem kötő és kötő elektronpárok között ható nagy taszító erőt a nem kötő pár nagyobb elektronpályájával ábrázolhatjuk. Nem kötődő elektronpár található például az ammónia molekulában a nitrogénatomon (10. ábra). b). A kötő elektronpárokkal való kölcsönhatás eredményeként a H-N-H kötésszögek 107,78°-ra csökkennek, szemben a szabályos tetraéderre jellemző 109,5°-kal.

A kötő elektronpárok még nagyobb taszítást tapasztalnak egy vízmolekulában, ahol az oxigénatom két nem kötő elektronpárral rendelkezik. Ennek eredményeként a vegyérték szög N-O-N egy vízmolekulában 104,5° (10. ábra). V).

Ha egy nem kötő elektronpár a donor-akceptor mechanizmuson keresztül létrejövő kovalens kötés eredményeképpen kötővé alakul, akkor a kötés és a molekulában lévő többi kovalens kötés közötti taszító erők kiegyenlítődnek; Az ezen kötések közötti szögek szintén egy vonalban vannak. Ez például az ammóniumkation képződése során fordul elő:

Részvétel a hibridizációban d -pályák. Ha az atom energiája d- a pályák nem nagyon különböznek az energiáktól s- És R- pályák, akkor részt vehetnek a hibridizációban. A hibridizáció leggyakoribb típusa, amely magában foglalja d- orbitals is sR 3 d 2 - hibridizáció, melynek eredményeként hat azonos alakú és energiájú hibridpálya jön létre (11. ábra). A), amelyek egymással 90˚-os szöget zárnak be, és az oktaéder csúcsai felé irányulnak, amelynek középpontjában az atommag található. Oktaéder (11. ábra b) – szabályos oktaéder: minden éle egyenlő hosszú, minden lap szabályos háromszög.

Rizs. tizenegy. sR 3 d 2 - Hibridizáció

Ritkább sR 3 d- hibridizáció öt hibrid orbitál kialakítására (12. ábra). A), a trigonális bipiramis csúcsaira irányul (12. ábra). b). Egy trigonális bipiramis úgy jön létre, hogy két egyenlő szárú piramist egy közös alappal - egy szabályos háromszöggel - kapcsol össze. Merész vonások az ábrán. 12 b egyenlő hosszúságú élek láthatók. Geometriailag és energetikailag sR 3 d- a hibrid pályák nem egyenlőek: három „egyenlítői” pálya irányul a csúcsok felé szabályos háromszög, és két „axiális” – fel és le, merőlegesen ennek a háromszögnek a síkjára (12. ábra V). Az „egyenlítői” pályák közötti szögek 120°-nak felelnek meg, mint a képen sR 2 - hibridizáció. Az „axiális” és bármely „egyenlítői” pálya közötti szög 90°. Ennek megfelelően az „egyenlítői” pályák részvételével létrejövő kovalens kötések hosszában és energiájában különböznek azoktól a kötésektől, amelyek kialakításában „axiális” pályák vesznek részt. Például a PC1 5 molekulában az „axiális” kötések 214 pm hosszúak, az „ekvatoriális” kötések pedig 202 pm hosszúak.

Rizs. 12. sR 3 d- Hibridizáció

Így az átfedő atomipályák eredményeként létrejövő kovalens kötéseket figyelembe véve megmagyarázható a keletkező molekulák és ionok geometriája, amely a kötések kialakításában részt vevő atompályák számától és típusától függ. Az atomi pályák hibridizációjának koncepcióját meg kell érteni, hogy a hibridizáció egy hagyományos technika, amely lehetővé teszi egy molekula geometriájának világos magyarázatát az AO-k kombinációjával.

1930-ban Slater és L. Pauling kidolgozta az átfedés miatti kovalens kötés kialakulásának elméletét elektronpályák– vegyértékkötések módszere. Ez a módszer a hibridizációs módszeren alapul, amely a hibridpályák „keveredéséből” (“nem az elektronok keverednek össze, hanem a pályák”) leírja az anyagmolekulák képződését.

MEGHATÁROZÁS

Hibridizáció– a pályák keveredése, alakjuk és energiájuk összehangolása. Így az s- és p-pályák keverésekor megkapjuk az sp, s- és 2 p-pályák hibridizációjának típusát - sp 2, s- és 3 p-pályák - sp 3. Vannak más típusú hibridizációk is, például sp 3 d, sp 3 d 2 és összetettebbek.

Molekulák kovalens kötéssel történő hibridizációjának típusának meghatározása

A hibridizáció típusa csak az AB n típusú kovalens kötéssel rendelkező molekulák esetében határozható meg, ahol n nagyobb vagy egyenlő kettőnél, A a központi atom, B a ligandum. Csak a központi atom vegyértékpályái hibridizálódnak.

Határozzuk meg a hibridizáció típusát a BeH 2 molekula példáján.

Kezdetben felírjuk a központi atom és ligandum elektronkonfigurációit, és elektrongrafikus képleteket rajzolunk.

A berillium atomnak (központi atomnak) üres 2p pályái vannak, ezért ahhoz, hogy minden hidrogénatomról (ligandum) egy-egy elektront fogadjon be, hogy BeH 2 molekulát alkosson, gerjesztett állapotba kell mennie:

A BeH 2 molekula képződése a Be atom vegyértékpályáinak átfedése miatt következik be

* A hidrogén elektronjait pirossal, a berillium elektronjait feketével jelöljük.

A hibridizáció típusát az határozza meg, hogy mely pályák fedik át egymást, azaz a BeH 2 molekula sp - hibridizációban van.

Az AB n összetételű molekulák mellett a vegyértékkötések módszere is meghatározhatja a többszörös kötéssel rendelkező molekulák hibridizációjának típusát. Nézzük a C 2 H 4 etilénmolekula példáját. Az etilén molekula többszörös kettős kötést tartalmaz, amelyet és – kötések képeznek. A hibridizáció meghatározásához felírjuk a molekulát alkotó atomok elektronkonfigurációit és elektrongrafikus képleteket:

6 C 2s 2 2s 2 2p 2

A szénatomnak van még egy üres p-pályája, ezért 4 hidrogénatom befogadásához gerjesztett állapotba kell lépnie:

Egy p-pálya szükséges a -kötés kialakításához (pirossal kiemelve), mivel a -kötés a „tiszta” (nem hibrid) p-pályák átfedésével jön létre. A fennmaradó vegyértékpályák hibridizációba kerülnek. Így az etilén sp 2 hibridizációban van.

Molekulák geometriai szerkezetének meghatározása

A molekulák geometriai szerkezete, valamint az AB n összetételű kationok és anionok a Gillespie-módszerrel határozhatók meg. Ez a módszer az elektronok vegyértékpárjain alapul. A geometriai felépítést nem csak a kémiai kötés kialakításában részt vevő elektronok, hanem az egyedül álló elektronpárok is befolyásolják. Gillespie módszerében minden egyes elektronpárt E-vel, a központi atomot A-val, a ligandumot B-vel jelöltük.

Ha nincsenek magányos elektronpárok, akkor a molekulák összetétele AB 2 (lineáris molekulaszerkezet), AB 3 (lapos háromszög szerkezet), AB4 (tetraéderes szerkezet), AB 5 (trigonális bipiramis szerkezet) és AB 6 (oktaéder) lehet. szerkezet). Alapstruktúrákból származékokat kaphatunk, ha ligandum helyett magányos elektronpár jelenik meg. Például: AB 3 E (piramis szerkezet), AB 2 E 2 (a molekula szögszerkezete).

A molekula geometriai szerkezetének (szerkezetének) meghatározásához meg kell határozni a részecske összetételét, amelyhez a magányos elektronpárok (LEP) számát számítják:

NEP = ( teljes szám vegyértékelektronok – a ligandumokkal való kötések kialakításához használt elektronok száma) / 2

A H, Cl, Br, I, F kötéshez 1 elektronra van szükség A-tól, az O-val való kötéshez 2 elektront, az N-hez pedig 3 elektront a központi atomtól.

Nézzük a BCl 3 molekula példáját. A központi atom a B.

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

NEP = (3-3)/2 = 0, ezért nincsenek magányos elektronpárok, és a molekula szerkezete AB 3 - lapos háromszög.

Molekulák részletes geometriai szerkezete eltérő összetételű táblázatban mutatjuk be. 1.

1. táblázat Molekulák térszerkezete

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA