Hybridisatie | Maternidad y todo

Hybridisatie

Pauling (1931) introduceerde het revolutionaire concept van hybridisatie. De herverdeling van energie van banen van individuele atomen om nieuwe banen van gelijke energie te verkrijgen wordt hybridisatie genoemd. De nieuwe gevormde banen staan bekend als hybride banen.

Verschillende soorten hybridisatie samen met hybride banen en structuren worden hieronder gegeven:

Voordat we de voorbeelden bespreken, moeten we hier de hybridisatieregels vermelden, die als volgt zijn:

(i) Banen van alleen een centraal atoom zouden hybrodisatoïne ondergaan.

(ii) De orbitalen van bijna hetzelfde energieniveau kunnen worden gemengd om hybride orbitalen te vormen.

(iii) De aantallen atomaire orbitalen die worden gemengd zijn altijd gelijk aan het aantal hybride orbitalen.

(iv) Tijdens hybridisatie is het mengen van het aantal orbitalen naar behoefte.

(v) De ybride orbitalen zijn in de ruimte verdeeld en neigen het verst uit elkaar.

(vi) Hybride bindingen zijn sterker dan de niet gehybridiseerde bindingen.

(vii) Als een orbitaal eenmaal is gebruikt om een hybride orbitaal te bouwen, is deze niet langer beschikbaar om elektronen in zijn ‘zuivere’ vorm vast te houden. s- en p-banen kunnen op drie manieren worden gehybridiseerd, die hieronder worden besproken:

Sp-hybridisatie: Bij een dergelijke hybridisatie worden één s- en één p-koraal gemengd tot twee sp-hybride orbitalen, die

Hybridisation

lineaire structuur hebben met bindingshoek $180^0$ . Bijvoorbeeld bij de vorming van $BeCl_2$ , komt eerst be atoom in aangeslagen toestand $(2s^1 2p^1)$ , dan gehybridiseerd om twee sp-hybride orbitalen te vormen. Deze hybride banen overlappen met de twee p-banen van twee chlooratomen en vormen zo het molecuul $BeCl_2$ . Dit is weergegeven in bovenstaande figuur:

be (aangeslagen toestand) $\dfrac{\uparrow}{2p_x} {\dfrac{}{2p_y} {{{\}{2p_z} \dfrac{\text{sp hy bri-}}{\text{disation}}$

de andere voorbeelden zijn: $CO, CO_2, C_2H_2, HCN, CN^-, N^3_3$ enz.

Hybridisatie

sp2-Hybridisatie: Bij een dergelijke hybridisatie worden één s- en twee p-banen gemengd tot drie $sp^2$ – hybride banen, die een vlakke driehoeksstructuur hebben met bindingshoek $120^0$ . De vorming van $BCl_3$ -molecuul wordt op de volgende bladzijde getoond.

$underset{text{excited state}}{B} \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} {{\dfrac{}{2p_z} \dfrac{sp^2 \text{hybrid}- \uparrow}{text{disation} sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2}\dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{}{2p_z} \\ De andere voorbeelden zijn CO^{2-}_3, SO_2, SO_3, C_2H_4$ enz

Hybridisatie

sp3-Hybridisatie: Bij een dergelijke hybridisatie worden één s- en drie p-banen gemengd tot vier $sp^3$ -hybride banen die een tetrahedrale structuur hebben met bindingshoek $109^0 28$ ‘ I.e., $109.5^0$ .De vorming van $CH_4$ molecuul wordt hieronder weergegeven:

$underset{text{excited state}}{C} \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{}{2p_z} \dfrac{sp^3 \text{hybrid}- \uparrow}{text{disation} sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3}\dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3}$

Hybridisatie

Andere voorbeelden zijn $C_2H_6, H_2O, NH_3, NH^+_4, SO^{2-}_4, ClO^-_4$ enz.

Nu bespreken we enkele andere interessante voorbeelden:

Vorming van NH3- en H2O-moleculen

In $NH_2$ molecuul is stikstofatoom $sp^3$ -gehybridiseerd en één hybride orbitaal bevat twee elektronen. Nu overlappen drie 1s- banen van drie waterstofatomen met drie $sp^3$ -hybride banen om $Nh_3$ molecuul te vormen. Hoewel de hoek HNH $109.5^0$ zou moeten zijn, maar door de aanwezigheid van één bezette $sp^3$ – hybride orbitaal neemt de hoek af tot $107.8^0$ . Vandaar dat de bindingshoek in $NH_3$ molecuul $107.8^0$ is.

$\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{\uparrow}{2p_z} \dfrac{sp^3 \text{hybrid}-{uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3}$

Hybridisatie

Vorming van NH3- en H2O-moleculen door sp2 hybridisatie

Ook in $H_2O$ -molecuul is het zuurstofatoom $sp^3$ – gehybridiseerd en heeft het twee bezette orbitalen. Hierdoor is de bindingshoek in het watermolecuul $105.5^0$ .

O \dfrac{\downarrow \uparrow}{2s} \{Downarrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{\uparrow}{2p_z} \dfrac{sp^3 \text{hybrid-} \downarrow \uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3} \dfrac{\uparrow}{sp^3}

Vorming van C2H4 en C2H2 moleculen

In $C_2H_4$ molecuul zijn koolstofatomen $sp^2$ gehybridiseerd en blijft één 2p-orbitaal over om te hybridiseren. Deze vormt p-bindingen terwijl $sp^2$ -hybride orbitalen sigma-bindingen vormen zoals hieronder getoond:

$underset{text{excited state}}{C} \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{}{2p_z} \dfrac{sp^2 \text{hybrid}- \uparrow}{text{disation} sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{\uparrow}{2p_z}$

Hybridisatie

Vorming van C2H4 molecuul door sp2 hybridisatie

Ook in $C_2H_2$ molecuul is er sp-hybridisatie en blijven er twee 2p-orbitalen buiten of hybridisatie. Daarom worden er twee $pi$ -bindingen gevormd in $C_2H_2$ zoals verderop is te zien:

Hybridisatie

Vorming van C2H2-molecuul door sp-hybridisatie

$dsp^2$ – Hier vindt vermenging plaats van $d_{x^2- y^2}-, s-, p_x- en p_y$ -banen, waardoor vier nieuwe $dsp^2$ hybride orbitalen ontstaan.

Vorm is vierkant vlak.

Ex.

$^-2$

Voornamelijk voor complexen met een coördinatienr. 4.

$sp^3d$ – Hier vindt een vermenging plaats van $s, p_x, p_y, p_z \tekst{en} dz^2$ . Vindt plaats om 5 nieuwe hybriden te vormen die $sp^3$ gehybridiseerd zijn. De vorm is trigonaal bipyramidaal.

Hybridisatie

stappen		$CH_4$	$SO_4$	$CO_2$	$NH_3$	$H_2 O$	$SO_4$	$NO_3$
	Nr. van valentie-elektronen	8	18	16	8	8	32	24
	Nr. benodigde orbitalen	4	2	2	3	2	4	3
	Opgenomen elektronen voor duplex/ octet	8	16	16	6	4	32	24
	Nr. van eenzame elektronenparen /2	0	1	0	1	2	0	0
	Nr. van orbitalen	4	3	2	4	4	4	3

Hybridisatie	$SP^3$	$SP^2$	SP	$SP^3$	$SP^3$	$SP^3$	$SP^2$
Structuur	Thetrahedraal	Driehoekig	Lineair	Tetrahedraal	Tetrahedraal	Driehoekig
Gemeetkunde	Tetrahedraal	Angulier	Lineair	Driehoekige piramide	Angulier	Tetrahedraal	Driehoekig

E.g., $PCl_5, XeF_2, I^-_3$

$sp^3d^2$ – Hier vindt vermenging plaats van $s, p_x, p_y, p_z, d_{z2}, d_{x^2- y^2}$ om 6 nieuwe $sp^3d^2$ gehybridiseerde of gehybridiseerde banen te geven.