Hibridizacija

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Hibridizacija, je proces formiranja hibridnih elektronskih orbitala. U nekim atomima, orbitale sa s i p atomskih podnivoa se miješaju, što dovodi do sp, sp² i sp³ hibridnih orbitala.

Prema teoriji kovalentnih veza, veza ovog tipa nastaje superpozicijom polupopunjenih orbitala (sa samo jednim elektronom).

Hibridizacija objašnjava formiranje nekih veza koje bi bilo nemoguće srodnim teorijama, kao i geometrijski raspored nekih molekula.

Mogući elementi za hibridizaciju

Elementi koji se hibridizuju su ugljenik, silicijum, sumpor, (…). Kiseonik i dušik se također hibridiziraju, međutim, bez aktivacije.

Oblici hibridizacije

sp Hibridizacija³

sp hibridizacija³ se lako objašnjava ugljenikom. Za tetraedarski ugljenik (kao u metanu, CH₄), moraju postojati četiri jednostruke veze. Problem je u tome što je elektronska distribucija ugljenika u osnovnom stanju 1 s ² 2 s ² 2 p_x2 p_{y, navodeći šta se dešava imamo:}

1s orbitala ima manje energije od orbitale 2s, koja zauzvrat ima manje energije od 2p orbitala

Na ovaj način ugljenik bi trebao napraviti samo dvije veze, tako da postoje samo dvije polupopunjene orbitale. U međuvremenu, molekulmetilen (CH_{2) je izuzetno reaktivan, nije hemijski izbalansiran. Prvi korak u razumijevanju procesa hibridizacije je pobuđivanje dotičnog atoma ugljika, što znači:}

Elektronska distribucija aktivnog uglja

Dakle, ugljik balansira sve četiri orbitale, stvarajući orbitale srednje energije između 2_s i 2_p, što dovodi do orbitala sp³ (čitaj s-p-tri), nazvana tako jer je rezultat fuzije jedne s orbitale sa tri p orbitale. Stoga imamo:

Elektronska distribucija hibridnog ugljenika u sp³

sp Hibridizacija²

Ostali oblici hibridizacije su objašnjeni slično kao sp³ metana. Hibridizacija sp² hibridizacija se izvodi kada jedna od p orbitala ne uspije da se hibridizira. To se događa u molekulima kao što je eten, u kojima postoji dvostruka veza između ugljika. Lewisova struktura ovog molekula je nešto poput:

Ne hibridiziraju se sve orbitale, jer hibridne orbitale formiraju samo sigma veze i jednu pi vezu i potrebna je za dvostruku vezu između ugljika. Njihova elektronska distribucija će biti nešto poput onoga što se vidi u tetraedarskom, trigonalnom,ravno i linearno ravno (109º, 28’) (120º) (180º).

Sigma veza: To je veza između dvije atomske orbitale. Sigma veza se može dati kao veza između dvije s orbitale, ili između s orbitale i p, ili čak između dvije orbitale p, gdje se u svim ovim slučajevima orbitale međusobno prožimaju frontalno.

Pi veza: U organskoj hemiji, pi veze (ili π veze) su kovalentne hemijske veze u kojima dva režnja jedne elektronske orbitale sijeku dva režnja drugih elektronskih orbitala. Samo jedna od čvornih ravni te orbitale prolazi kroz jezgra uključena u vezu. To je karakteristična veza jedinjenja sa dvostrukim ili trostrukim vezama kao što su propen i etin.