Hybrydyzacja węgla w jego składzie, rodzajach i ich cechach



The hybrydyzacja węgla obejmuje połączenie dwóch czystych orbitali atomowych w celu utworzenia nowej hybrydowej orbitalu molekularnego o własnych właściwościach. Pojęcie orbitalu atomowego daje lepsze wyjaśnienie niż poprzednie pojęcie orbity, aby ustalić przybliżenie, gdzie istnieje większe prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w atomie.

Innymi słowy, orbital atomowy jest reprezentacją mechaniki kwantowej, aby dać wyobrażenie o pozycji elektronu lub pary elektronów w określonym obszarze atomu, gdzie każdy orbital jest określony zgodnie z wartościami jego liczb kwant.

Liczby kwantowe opisują stan układu (takiego jak elektron wewnątrz atomu) w pewnym momencie, za pomocą energii należącej do elektronu (n), momentu pędu, który opisuje w swoim ruchu (l), moment magnetyczny związany (m) i spin elektronu podczas przemieszczania się wewnątrz atomu (ów).

Parametry te są unikalne dla każdego elektronu w orbicie, więc dwa elektrony nie mogą mieć dokładnie tych samych wartości czterech liczb kwantowych i każdy orbital może być zajęty najwyżej przez dwa elektrony.

Indeks

  • 1 Co to jest hybrydyzacja węgla??
  • 2 Główne typy
    • 2.1 Hybrydyzacja Sp3
    • 2.2 Hybrydyzacja sp2
  • 3 referencje

Czym jest hybrydyzacja węgla?

Aby opisać hybrydyzację węgla, należy wziąć pod uwagę, że cechy każdego orbitalu (jego kształt, energia, rozmiar itp.) Zależą od konfiguracji elektronicznej każdego atomu..

Oznacza to, że charakterystyka każdego orbitalu zależy od ułożenia elektronów w każdej „warstwie” lub poziomie: od najbliższego do rdzenia do najbardziej zewnętrznego, znanego również jako warstwa walencyjna.

Elektrony najbardziej zewnętrznego poziomu są jedynymi dostępnymi do utworzenia wiązania. Dlatego, gdy między dwoma atomami powstaje wiązanie chemiczne, generowane jest nakładanie się lub nakładanie się dwóch orbitali (jednego z każdego atomu) i jest to ściśle związane z geometrią cząsteczek.

Jak stwierdzono powyżej, każdy orbital może być wypełniony maksymalnie dwoma elektronami, ale należy przestrzegać zasady Aufbau, dzięki której orbitale są wypełniane zgodnie z ich poziomem energii (od najniższego do najwyższego), tak jak pokazuje poniżej:

W ten sposób poziom 1 zostanie wypełniony jako pierwszys, następnie 2s, następnie 2str i tak dalej, w zależności od tego, ile elektronów ma atom lub jon.

Hybrydyzacja jest więc zjawiskiem odpowiadającym cząsteczkom, ponieważ każdy atom może zapewnić tylko czyste orbitale atomowe (s, str, d, f) i, z powodu połączenia dwóch lub więcej orbitali atomowych, tworzy się ta sama liczba orbitali hybrydowych, które pozwalają na połączenia między elementami.

Główne typy

Orbitale atomowe mają różne kształty i orientacje przestrzenne, co zwiększa złożoność, jak pokazano poniżej:

Zaobserwowano, że istnieje tylko jeden rodzaj orbitalu s (kształt kulisty), trzy rodzaje orbitalu str (kształt zrazikowy, gdzie każdy płat jest zorientowany na osi przestrzennej), pięć rodzajów oczodołu d i siedem rodzajów orbitalnych f, gdzie każdy rodzaj orbitalu ma dokładnie taką samą energię jak jego rodzaj.

Atom węgla w stanie podstawowym ma sześć elektronów, których konfiguracja wynosi 1s22s22str2. Oznacza to, że powinny zajmować poziom 1s (dwa elektrony), 2s (dwa elektrony) i częściowo 2p (pozostałe dwa elektrony) zgodnie z zasadą Aufbau.

Oznacza to, że atom węgla ma tylko dwa niesparowane elektrony w orbicie 2str, ale nie jest możliwe wyjaśnienie powstawania lub geometrii cząsteczki metanu (CH4) lub inne bardziej złożone.

Aby utworzyć te wiązania, potrzebna jest hybrydyzacja orbitali s i str (w przypadku węgla), wygenerowanie nowych orbitali hybrydowych, które wyjaśniają nawet podwójne i potrójne wiązania, w których elektrony uzyskują najbardziej stabilną konfigurację do tworzenia cząsteczek.

Hybridization sp3

Hybridization sp3 polega na utworzeniu czterech „hybrydowych” orbitali z orbitali 2s, 2px, 2pi i 2pz cygara.

Tak więc mamy rearanżację elektronów na poziomie 2, gdzie są cztery elektrony dostępne do utworzenia czterech wiązań i są one uporządkowane równolegle, aby mieć niższą energię (większa stabilność).

Przykładem jest cząsteczka etylenu (C2H4), którego ogniwa tworzą kąty 120 ° między atomami i zapewniają płaską geometrię trygonalną.

W tym przypadku generowane są proste wiązania C-H i C-C (z powodu orbitali) sp2) i podwójne wiązanie C-C (ze względu na orbital str), aby utworzyć najbardziej stabilną cząsteczkę.

Hybridization sp2

Przez hybrydyzację sp2 trzy „hybrydowe” orbitale są generowane z czystych orbitali 2s i trzech czystych orbitali 2p. Ponadto uzyskuje się czysty orbital p, który uczestniczy w tworzeniu podwójnego wiązania (zwanego pi: „π”).

Przykładem jest cząsteczka etylenu (C2H4), których wiązania tworzą kąty 120 ° między atomami i zapewniają płaską geometrię trygonalną. W tym przypadku generowane są proste wiązania C-H i C-C (z powodu orbitali sp).2) i podwójne wiązanie C-C (ze względu na orbital p), aby utworzyć najbardziej stabilną cząsteczkę.

Przez hybrydyzację sp ustalane są dwa „hybrydowe” orbitale z czystych orbitali 2s i trzech czystych orbitali 2p. W ten sposób powstają dwa czyste orbitale p, które uczestniczą w tworzeniu potrójnego wiązania.

Dla tego typu hybrydyzacji jako przykład przedstawiono cząsteczkę acetylenu (C)2H2), którego ogniwa tworzą kąty 180 ° między atomami i zapewniają geometrię liniową.

Dla tej struktury istnieją proste wiązania C-H i C-C (z powodu orbitali sp) i potrójne wiązanie C-C (to znaczy dwa wiązania pi z powodu orbitali p), aby uzyskać konfigurację z najmniejszym odpychaniem elektronicznym..

Referencje

  1. Hybrydyzacja orbitalna. Źródło z en.wikipedia.org
  2. Fox, M. A. i Whitesell, J. K. (2004). Chemia organiczna. Pobrane z books.google.co.ve
  3. Carey, F. A. i Sundberg, R. J. (2000). Advanced Organic Chemistry: Część A: Struktura i mechanizmy. Pobrane z books.google.co.ve
  4. Anslyn, E. V. i Dougherty, D. A. (2006). Współczesna fizyka chemii organicznej. Pobrane z books.google.co.ve
  5. Mathur, R. B; Singh, B. P. i Pande, S. (2016). Nanomateriały węglowe: synteza, struktura, właściwości i zastosowania. Pobrane z books.google.co.ve