Хибридизация на въглерода в какво се състои, видове и техните характеристики

на въглеродна хибридизация включва комбинация от две чисти атомни орбитали, за да образуват нова "хибридна" молекулна орбитала със своите собствени характеристики. Понятието за атомна орбита дава по-добро обяснение от предишната концепция за орбита, за да се установи приближение на това къде има по-голяма вероятност да се намери електрон вътре в атома.

Казано по друг начин, атомната орбитала е представянето на квантовата механика, за да даде представа за позицията на електрон или двойка електрони в определена област в атома, където всяка орбита е определена според стойностите на нейните числа квант.

Квантовите числа описват състоянието на системата (като тази на електрона вътре в атома) в определен момент, посредством енергията, принадлежаща на електрона (n), ъгловия импулс, който тя описва в движението си (l), магнитния момент, свързан с (m) и спина на електрона, докато се движат вътре в атома (ите).

Тези параметри са уникални за всеки електрон в орбита, така че два електрона не могат да имат точно същите стойности на четирите квантови числа и всяка орбитала може да бъде заета от най-много два електрона..

индекс

• 1 Какво е въглеродна хибридизация??
• 2 Основни типове
  • 2.1 Sp3 Хибридизация
  • 2.2 Хибридизация sp2
• 3 Препратки

Какво е хибридизацията на въглерода?

За да се опише хибридизацията на въглерода, трябва да се има предвид, че характеристиките на всяка орбита (неговата форма, енергия, размер и т.н.) зависят от електронната конфигурация на всеки атом..

Това означава, че характеристиките на всяка орбитал зависят от подреждането на електроните във всеки "слой" или ниво: от най-близкото до ядрото до най-външния, известен също като валентен слой.

Електроните от най-външното ниво са единствените, които могат да образуват връзка. Следователно, когато се образува химическа връзка между два атома, се образува припокриване или припокриване на две орбитали (по един от всеки атом) и това е тясно свързано с геометрията на молекулите..

Както е посочено по-горе, всяка орбитала може да бъде запълнена с максимум два електрона, но трябва да се следва принципа на Aufbau, чрез който орбиталите се запълват в зависимост от тяхното енергийно ниво (от най-ниското до най-високото), като показва по-долу:

По този начин първо се попълва ниво 1ите, след това 2ите, последвано от 2р и така нататък, в зависимост от това колко електрона има атома или йона.

Така, хибридизацията е феномен, съответстващ на молекули, тъй като всеки атом може да осигури само чисти атомни орбитали (ите, р, г, F) и поради комбинацията от две или повече атомни орбитали се формира същият брой хибридни орбитали, които позволяват връзките между елементите..

Основни типове

Атомните орбитали имат различни форми и пространствени ориентации, увеличаващи се по сложност, както е показано по-долу:

Наблюдава се, че има само един вид орбитална ите (сферична форма), три вида орбитални р (лобуларна форма, където всеки лоб е ориентиран към пространствена ос), пет вида орбитални г и седем вида орбитални F, където всеки тип орбитала има точно същата енергия като нейния вид.

Въглеродният атом в своето основно състояние има шест електрона, чиято конфигурация е 1ите²2ите²2р^2. Това означава, че те трябва да заемат първо нивоите (два електрона), 2ите (два електрона) и частично 2p (останалите два електрона) съгласно принципа на Aufbau.

Това означава, че въглеродният атом има само два несвързани електрона в орбитала 2р, но не е възможно да се обясни образуването или геометрията на метановата молекула (СН₄) или друг по-сложен.

Така че за да се образуват тези връзки, е необходимо хибридизиране на орбиталите ите и р (за случая на въглерода), за генериране на нови хибридни орбитали, които обясняват дори двойни и тройни връзки, където електроните придобиват най-стабилна конфигурация за образуването на молекули.

Hybridization sp³

Hybridization sp³ Състои се от образуването на четири "хибридни" орбитали от 2s, 2p орбитали_х, 2P_и и 2р_Z чист.

По този начин имаме пренареждане на електроните в ниво 2, където има четири електрона за образуване на четири връзки и те са подредени паралелно, за да имат по-ниска енергия (по-голяма стабилност)..

Пример за това е етиленовата молекула (С₂Н₄), чиито връзки образуват 120 ° ъгли между атомите и осигуряват плоска тригонална геометрия.

В този случай се генерират прости връзки С-Н и С-С (поради орбитали) SP²) и двойна връзка С-С (дължаща се на орбитата р), за да се образува най-стабилната молекула.

Hybridization sp²

Чрез sp хибридизация² три "хибридни" орбитали се генерират от чистите орбитални 2s и три чисти 2p орбитали. Освен това се получава чиста р орбитала, която участва в образуването на двойна връзка (наречена pi: "π").

Пример за това е етиленовата молекула (С₂Н₄), чиито връзки образуват 120 ° ъгли между атомите и осигуряват плоска тригонална геометрия. В този случай се генерират прости С-Н и С-С връзки (поради SP орбитали).²) и двойна С-С връзка (дължаща се на р-орбиталата), за да се образува най-стабилната молекула.

Чрез sp хибридизацията се установяват две "хибридни" орбитали от чистите 2s орбитали и три чисти 2p орбитали. По този начин се образуват две чисти р-орбитали, които участват в образуването на тройна връзка.

За този тип хибридизация, ацетиленовата молекула (С) е представена като пример₂Н₂), чиито връзки образуват 180 ° ъгли между атомите и осигуряват линейна геометрия.

За тази структура съществуват прости С-Н и С-С връзки (дължащи се на sp орбиталите) и тройна връзка C-C (т.е. две pi връзки, дължащи се на р-орбиталите), за да се получи конфигурацията с най-малко електронно отблъскване..

препратки

1. Орбитална хибридизация. Изтеглено от en.wikipedia.org
2. Fox, M.A., и Whitesell, J.K. (2004). Органична химия. Получено от books.google.co.ve
3. Carey, F.A., и Sundberg, R.J. (2000). Разширена органична химия: Част А: Структура и механизми. Получено от books.google.co.ve
4. Anslyn, E.V. и Dougherty, D.A. (2006). Съвременна физическа органична химия. Получено от books.google.co.ve
5. Матур, Р. Б.; Singh, B.P., and Pande, S. (2016). Въглеродни наноматериали: синтез, структура, свойства и приложения. Получено от books.google.co.ve