A szén hibridizációja magában foglalja két tiszta atomi pálya kombinációját, hogy egy új, molekuláris orbitális "hibrid" alakuljon ki, amelynek saját jellemzői vannak. Az atomi pálya fogalma jobb magyarázatot ad, mint a pálya korábbi fogalma, hogy hozzávetőlegesen meghatározhassa, hol nagyobb az valószínűsége, hogy az elektron egy atomon belül található.

Más szavakkal: egy atomi orbital a kvantummechanika reprezentációja, amely képet ad egy elektron vagy elektronpár helyzetéről az atom egy bizonyos területén, ahol az egyes orbitákat számuk értékei határozzák meg. kvantum.

A kvantumszámok leírják egy rendszer (például az atom belsejében lévő elektron állapotát) egy adott pillanatban az elektronhoz tartozó energián keresztül (n), a szögmozgást, amelyet a mozgásban leír (l), a kapcsolódó mágneses nyomatékot (m) és az elektron spinje, amikor az atomon (atomokon) halad.

Ezek a paraméterek az orbitális elektronok mindegyikére jellemzőek, tehát két elektronnak nem lehet pontosan ugyanaz az értéke a négy kvantumszámnak, és mindegyik orbitálon legfeljebb két elektron lehet elfoglalva.

Mi a szén hibridizáció?

A szén hibridizációjának leírására figyelembe kell venni, hogy az egyes pályák jellemzői (alakja, energiája, mérete stb.) Az atomok elektronikus konfigurációjától függenek.

Vagyis az egyes orbiták jellemzői az elektronok elrendezésétől függnek minden "héjban" vagy szinten: a maghoz legközelebb eső, a legkülsőbbé, amelyet valenciahéjnak is nevezünk.

Csak a legkülső szinten lévő elektronok képesek kötést képezni. Ezért, amikor kémiai kötés alakul ki két atom között, két orbitál átfedése vagy szuperpozíciója jön létre (mindegyik atomból egyet), és ez szorosan kapcsolódik a molekulák geometriájához.

Mint korábban említettem, mindegyik pálya maximum két elektronmal megtölthető, de be kell tartani az Aufbau-alapelvet, amelynek segítségével az orbitákat energiájuk szerint (a legkisebbtől a legnagyobbig) töltik meg, amint az látható az alábbiakban látható:

Ilyen módon először az 1 s-os szintet kitöltik, aztán a 2-et, majd a 2 p-t és így tovább, attól függően, hogy hány elektronot tartalmaz az atom vagy ion.

Tehát a hibridizáció egy olyan jelenség, amely megfelel a molekuláknak, mivel minden atom csak tiszta atomi pályákat (s, p, d, f) tud hozzájárulni, és két vagy több atomi pálya kombinációjának köszönhetően azonos mennyiségű hibrid pályák, amelyek lehetővé teszik az elemek közötti kapcsolatot.

Főbb típusok

Az atomi pályák különböző formájúak és térbeli irányultságúak, növekvő komplexitásúak, az alábbiak szerint:

Megfigyelték, hogy csak egyféle típusú orbitális (gömb alakú), három típusú p orbitális (lobularis alakú, ahol az egyes lebenyek a térbeli tengelyen vannak elhelyezve), öt típusú d orbitális és hét típusú f orbitális, ahol mindegyik típusa A pálya pontosan ugyanolyan energiával rendelkezik, mint a maga nemében.

A szénatom alapállapotában hat elektronból áll, amelyek konfigurációja 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Vagyis el kell foglalniuk az 1 s (két elektron), a 2 s (két elektron) és részben a 2p szintjét (a két fennmaradó elektron) az Aufbau-elv szerint.

Ez azt jelenti, hogy az a szénatom csak két párosítatlan elektront a 2 p orbitális, de így nem lehet megmagyarázni a képződés vagy geometriája a metán (CH ₄) molekula, vagy más bonyolultabb is.

Tehát ezeknek a kötéseknek a kialakításához szükség van az s és p pályák hibridizációjára (szén esetében), új hibrid pályák létrehozására, amelyek még a kettős és a hármas kötéseket is magyarázzák, ahol az elektronok a legstabilabb konfigurációt kapnak a molekulák képződéséhez..

Sp hibridizáció

Az SP ³ hibridizációs kialakításából áll négy „hibrid” pályák a tiszta 2s, 2p _x, 2p _y és 2p _z pályák.

Tehát ott van az elektronok átrendezése a 2. szinten, ahol négy elektron áll rendelkezésre négy kötvény kialakításához, és párhuzamosan vannak elrendezve, hogy kevesebb energiájuk legyen (nagyobb stabilitás).

Példa erre az etilén molekula (C ₂ H ₄), amelynek kötései az atomok között 120 ° szöget képeznek, és síkbeli trigonális geometriát mutatnak.

Ebben az esetben a legstabilabb molekulát képezik CH és CC egyes kötések (az sp ² pályák miatt) és egy CC kettős kötések (a p orbitál miatt).

Sp hibridizáció

Keresztül SP ² hibridizáció, három „hibrid” pályák generált tiszta 2s orbitális és három tiszta 2p pályák. Ezenkívül tiszta p orbitált kapunk, amely részt vesz egy kettős kötés kialakulásában (az úgynevezett pi: "π").

Példa erre az etilén molekula (C ₂ H ₄), amelynek kötései az atomok között 120 ° szöget képeznek, és síkbeli trigonális geometriát mutatnak. Ebben az esetben a legstabilabb molekulát képezik CH és CC egyes kötések (az sp ² pályák miatt) és egy CC kettős kötések (a p orbitál miatt).