Hibridizarea | Maternidad y todo

Hibridizarea

Pauling (1931) a introdus conceptul revoluționar de hibridizare. Redistribuirea energiei orbitalilor unor atomi individuali pentru a da noi orbitali de energie echivalentă se numește hibridizare. Noii orbitali formați sunt cunoscuți sub numele de orbitali hibrizi.

Diferitele tipuri de hibridizare împreună cu orbitali hibrizi și structuri hibride sunt prezentate mai jos:

Înainte de a discuta exemplele, trebuie să menționăm aici regulile de hibridizare, care sunt următoarele:

(i) Orbitalii doar ai unui atom central ar suferi hibridizare.

(ii) Orbitalii de aproape același nivel energetic pot fi amestecați pentru a forma orbitali hibrizi.

(iii) Numărul orbitalilor atomici amestecați este întotdeauna egal cu numărul orbitalilor hibrizi.

(iv) În timpul hibridizării, amestecul numărului de orbitali este conform cerințelor.

(v) Orbitalii hibrizi sunt distribuiți în spațiu și tind să fie cei mai îndepărtați.

(vi) Legăturile hibride sunt mai puternice decât legăturile nehibridizate.

(vii) Dacă odată ce un orbital a fost folosit pentru a construi un orbital hibrid, acesta nu mai este disponibil pentru a reține electroni în forma sa “pură”. orbitalii s- și p- pot fi hibridizați în trei moduri, care sunt discutate mai jos:

Hibridizarea Sp-: Într-o astfel de hibridizare, un orbital s- și un orbital p sunt amestecați pentru a forma doi orbitali hibrizi sp, având

Hybridisation

structură liniară cu unghiul de legătură $180^0$ . De exemplu, în formarea lui $BeCl_2$ , mai întâi să fie atomul vine în starea excitată $(2s^1 2p^1)$ , apoi se hibridizează pentru a forma doi orbitali sp-hibrizi. Acești orbitali hibrizi se suprapun cu cei doi orbitali p ai celor doi atomi de clor pentru a forma molecula $BeCl_2$ . Acest lucru este reprezentat în figura dată mai sus:

be (stare excitată) $\dfrac{\uparrow}{2s} \dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{}{2p_y} \dfrac{}{2p_z} \dfrac{\text{sp hy bri-}}{\text{disation}} \dfrac{\uparrow}{sp} \dfrac{\uparrow}{sp} \dfrac{}{2p_y2p_z}$

celelalte exemple sunt: $CO, CO, CO_2, C_2H_2, HCN, CN^-, N^3_3$ etc.

Hibridare

hibridare sp2-Hibridare: Într-o astfel de hibridizare, un orbital s- și doi orbitali p sunt amestecați, formând trei orbitali hibrizi $sp^2$ -, având o structură triunghiulară plană cu unghiul de legătură $120^0$ . Formarea moleculei $BCl_3$ este prezentată pe pagina următoare.

$\underset{\text{stare excitată}}{B} \dfrac{\uparrow}{2s}\dfrac{\uparrow}{2p_x} \dfrac{\uparrow}{2p_y} \dfrac{}{2p_z} \dfrac{sp^2 \text{hybrid}- \uparrow}{\text{disation} sp^2} \dfrac{\uparrow}{sp^2}\dfrac{\uparrow}{sp^2} \dfrac{}{2p_z} \\text{alte exemple ale sale sunt} CO^{{2-}_3, SO_2, SO_3, C_2H_4$ etc

Hibridare

hibridare sp3-Hibridare: Într-o astfel de hibridizare un orbital s și trei orbitali p sunt amestecați pentru a forma patru orbitali hibrizi $sp^3$ având structura tetraedrică cu unghiul de legătură $109^0 28$ ‘ Adică, $109,5^0$ .formarea moleculei $CH_4$ este prezentată mai jos:

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

Hibridizare

Alte exemple ale sale sunt $C_2H_6, H_2O, NH_3, NH^+_4, SO^{2-}_4, ClO^-_4$ etc.

Discutăm acum alte câteva exemple interesante:

Formația moleculelor NH3 și H2O

În $NH_2$ molecula $NH_2$ atomul de azot este $sp^3$ -hibridat și un orbital hibrid conține doi electroni. Acum, trei orbitali 1s- a trei atomi de hidrogen se suprapun cu trei orbitali hibrizi $sp^3$ pentru a forma molecula $Nh_3$ . Deși unghiul HNH ar trebui să fie $109,5^0$ , dar datorită prezenței unui orbital hibrid $sp^3$ – ocupat, unghiul scade la $107,8^0$ . Prin urmare, unghiul de legătură în molecula $NH_3$ este $107,8^0$ .

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

Hibridare

Formarea moleculelor NH3 și H2O prin hibridare sp2

Similare în molecula $H_2O$ , atomul de oxigen este $sp^3$ – hibridizat și are doi orbitali ocupați. Datorită acestui fapt, unghiul de legătură în molecula de apă este $105,5^0$ .

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

Formarea moleculelor de C2H4 și C2H2

În $C_2H_4$ moleculă atomii de carbon sunt $sp^2$ -hibridizați și un orbital 2p rămâne în afara hibridizării. Acesta formează legătura p, în timp ce orbitalii $sp^2$ -hibrizi formează legături sigma, așa cum se arată mai jos:

\underset{\text{stare excitată}}{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}

Hibridizare

Formația moleculei C2H4 prin hibridizare sp2

În mod similar, în molecula $C_2H_2$ are loc o hibridizare sp și doi orbitali 2p rămân în afară sau hibridizare. Prin urmare, în $C_2H_2$ se formează două $\pi$ -legături, așa cum se arată mai departe:

Hibridare

Formarea moleculei C2H2 prin hibridare sp

$dsp^2$ – Aici are loc amestecul orbitalilor $d_{x^2- y^2}, s, p_x \text{și} p_y$ pentru a da patru noi orbitali hibrizi $dsp^2$ .

Forma este plană pătrată.

Ex.

$^-2$

Principal pentru complecși cu nr. de coordinare 4.

$sp^3d$ – Aici se întrepătrund $s, p_x, p_y, p_z \text{și} dz^2$ . Are loc pentru a forma 5 noi hibrizi care sunt $sp^3$ hibridizați. Forma este bipiramidală trigonală.

Hibridare

Etapele		$CH_4$	$SO_4$	$. CO_2$	$NH_3$	$H_2 O$	$SO_4$	$NO_3$
	Nr. de electroni de valență	8	18	16	8	8	32	24
	Nr. de orbitali necesari	4	2	2	3	2	4	3
	Necesar electroni pentru duplex/octet	8	16	16	6	4	32	24
	Nr. de perechi de electroni solitari /2	0	1	0	1	2	0	0
	Nr. de orbitali	4	3	2	4	4	4	3

Hibridare	$SP^3$	$SP^2$	SP	$SP^3$	$SP^3$	$. SP^3$	$SP^3$	$SP^2$
Structura	Tetraedru	Triunghiular	Liniar	Tetraedru	Tetraedru	Tetraedru	Triunghiular
Geometrie	Tetraedrală	Angulară	Liniară	Piramidă triunghiulară	Angulară	Tetraedrală	Triunghiulară

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

$sp^3d^2$ – Aici are loc amestecul dintre $s, p_x, p_y, p_z, d_{z2}, d_{x^2- y^2}$ pentru a da 6 noi orbitali hibridizați sau hibrizi $sp^3d^2$ .

\text{Shape} \to \text{Octahedral}

Hybridisation

E.g., $SF_6, XeF_4$ etc.

Reguli de calcul al hibridizării

Pentru a cunoaște tipul de hibridizare dintr-un compus sau dintr-un ion se respectă următoarele reguli.

(i) Se calculează numărul total de electroni de valență.

(ii) Se calculează numărul de duplex sau de octet.

$= \dfrac{\text{Total electroni de valență}}{2}.$

Sau $\text{Total electroni de valență}{8}$

(iii) Numărul de perechi de electroni solitari

$\text{Total electroni} = \dfrac{-8 ori \text{Numărul de duplex}{2}{2}$ $\text{Numărul total de electroni} = \dfrac{-8 ori \text{Numărul de octeți}{2}$

(iv) NO. de orbitali utilizați = nr. de duplex sau octet + nr. de perechi de electroni solitari

(v) Dacă nu există perechi de electroni solitari, atunci geometria orbitalilor și a moleculei este diferită.

De exemplu, unele molecule și ioni sunt considerate

Lasă un răspuns Anulează răspunsul