混成 | Maternidad y todo

Hybridisation

Pauling（1931）は、画期的な混成の概念を導入した。個々の原子の軌道のエネルギーを再分配して、同等のエネルギーを持つ新しい軌道を与えることを混成という。

異なるタイプの混成を、混成軌道と構造とともに以下に示す。

例題を議論する前に、混成の規則について触れておくと、以下のようになる。

(ii) ほぼ同じエネルギー準位の軌道を混合してハイブリッド軌道を形成できる。

(iii) 混合する原子軌道の数は常にハイブリッド軌道の数と等しくなる。

(iv) ハイブリッド化の際、軌道の数の混合は要件に従う。

(v) ハイブリッド軌道は空間に分布し、最も離れる傾向がある。

(vi) ハイブリッド結合は非ハイブリッド化結合より強い。

(vii) 一度ハイブリッド軌道を作るために使われた軌道は、その「純粋な」形ではもはや電子を保持することはできない。このような混成では、1つのs-軌道と1つのp-軌道が混合して2つのsp-混成軌道を形成し、

Hybridisation

結合角 $180^0$ の線構造を持つようになります。例えば $BeCl_2$ の場合、まずbe原子が励起状態 $(2s^1 2p^1)$ になり、その後混成して二つのsp-hybrid軌道を形成する。このハイブリッド軌道が2個の塩素原子の2つのp軌道と重なり合って $BeCl_2$ 分子が形成される。これを図にすると、

be (励起状態) $<dfrac{uparrow}{2s} となる。 \dfrac{\uparrow}{2p_x} \ЪЪЪЪ \Ίταμμα για για για για \drac{text{sp hy bri-}}{text{disation}}. \dfrac{}{2p_y2p_z}$

そのほかの例としては、以下のようなものがあります。 $CO, CO_2, C_2H_2, HCN, CN^-, N^3_3$ etc.

Hybridisation

sp2-Hybridisation: このような混成では、1つのs-軌道とトウp-軌道が混ざり合い、3つの $sp^2$ -混成軌道を形成し、結合角 $120^0$ の平面三角形構造を持つようになります。次ページに $BCl_3$ 分子の生成を示す。

$Thunderset{text{excited state}}{B} \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \Ίταμμα για για για για για για \Ίταμμα - ταμμα sp^2 \dfrac{\uparrow}{sp^2}\dfrac{\uparrow}{sp^2} \ʕ-̫͡-ʔʔ \\ Ίταμμα για για για για για για CO^{2-}_3, SO_2, SO_3, C_2H_4$ etc

Hybridization

sp3-Hybridisation: このような混成では、1つのs軌道と3つのp軌道が混合され、結合角 $109^0 28$ ‘、すなわち $109.5^0$ で四面体構造を持つ4つの $sp^3$ -ハイブリッド軌道が生成されます。 $CH_4$ 分子の生成を以下に示します：

$Thankaunderset{text{excited state}{C｝ \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \Ίταμμα για για για για για για \Ίταμμα - ταμμα sp^3 \dfrac{\uparrow}{sp^3}\dfrac{\uparrow}{sp^3} \drac{puparrow}{sp^3}$

Hybridisation

そのほかの例としては $C_2H_6、H_2O、NH_3、NH^+_4、SO^{2-}_4、ClO^-_4$ などです。

次に他の興味深い例について説明します。

NH3とH2O分子の形成

$NH_2$ 分子では窒素原子は $sp^3$ ハイブリッド化されていて、一つのハイブリッド軌道には二つの電子が含まれています。ここで3つの水素原子の1s-軌道が3つの $sp^3$ ハイブリッド軌道と重なって $Nh_3$ 分子ができる。本来なら角度HNHは $109.5^0$ だが、1つだけ占められた $sp^3$ -ハイブリッド軌道の存在により角度は $107.8^0$ に減少している。したがって、 $NH_3$ 分子の結合角は $107.8^0$ となる。

Thatdfrac{downarrow \uparrow}{2s}. \dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{\uparrow}{2p_z} \Ίταμμα για για για για για για για για για για για για \dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3} \NVIDIA-H2Oの生成

sp2混成

同様に $H_2O$ 分子では酸素原子がsp^3-混成し、トウ軌道を持つ。このため、水分子の結合角は $105.5^0$ .

O \ЪЪЪ \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{\uparrow}{2p_z} \Ίταμμα για για για για για για για \dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3} \C2H4とC2H2分子の形成

$C_2H_4$ 分子では炭素原子が $sp^2$ ハイブリッド化され、2p軌道が一つハイブリッド化せずに残っています。これはp-結合を形成し、 $sp^2$ -ハイブリッド軌道は以下のようにシグマ結合を形成する：

underset{text{excited state}}{C}. \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \Ίταμμα για για για για για για \Ίταμμα – ταμμα sp^2 \dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2} \7151>

Hybridisation

sp2 hybridisationによるC2H4分子の生成

同様に $C_2H_2$ 分子ではsp hybridisationが起こり、2p軌道が外れるかhybridizationが起こる。そのため $C_2H_2$ では先に示したように2つの $pi$ -bondが形成される。

Hybridisation

Formation of C2H2 molecule by sp hybridisation

$dsp^2$ – ここで $d_{x^2- y^2}, s, p_x \{and} p_y$ 軌道が混ざり、4つの新しい $dsp^2$ hybrid orbitalができる。

例

$^-2$

配位数4の錯体が主な対象。

$sp^3d$ – ここで $s, p_x, p_y, p_z \{and} dz^2$ が混在している。 5243>sp^3 が混成された5つの新しいハイブリッドが形成される。形状は三角錐である。

ハイブリッド化

ステップ		$CH_4$	$SO_4$	$のようになる。 CO_2$	$NH_3$	$H_2 O$	$SO_4$	$NO_3$
	No. 価電子数	8	18	16	8	8	32	24
	No.2. 必要な軌道数	4	2	2	3	2	4	3
	Required 二重/オクテットの電子数	8	16	16	6	4	32	24
	Number of. 孤立電子の数 /2	0	1	0	1	2	0	0
	No. 軌道数	4	3	2	4	4	4	3