Поняття про гібридизація визначається як процес поєднання двох атомних орбіталей для створення нового типу гібридизованих орбіталей. Це перемішування зазвичай призводить до утворення гібридних орбіталей з абсолютно різними енергіями, формами тощо. Гібридизація в основному здійснюється атомними орбіталями однакового рівня енергії. Проте в цьому процесі можуть брати участь як повністю, так і наполовину заповнені орбіталі, якщо їх енергії рівні. Концепція гібридизації є розширенням теорії валентного зв’язку, яка допомагає нам зрозуміти утворення зв’язку, енергію зв’язку та довжину зв’язку.

Що таке гібридизація?

Коли дві атомні орбіталі об’єднуються, утворюючи гібридну орбіталь у молекулі, енергія орбіталей окремих атомів перерозподіляється, щоб отримати орбіталі з еквівалентною енергією. Це відомо як гібридизація.

Атомні орбіталі з порівнянними енергіями змішуються разом під час процесу гібридизації, який здебільшого включає злиття двох орбіталей або двох 'p'-орбіталей або змішування 's'-орбіталі з 'p'-орбіталлю, а також з 's' орбіталь з орбіталлю «d».

Гібридні орбіталі це нові орбіталі, що утворюються в результаті цього процесу. Що більш важливо, гібридні орбіталі можна використовувати для пояснення властивостей атомного зв’язку та молекулярної геометрії. Карбон, наприклад, утворює чотири одинарні зв’язки, в яких s-орбіталь валентної оболонки поєднується з трьома p-орбіталями валентної оболонки. Ця комбінація генерує чотири еквівалентні sp ³ сумішей. Вони будуть розташовані у формі тетраедра навколо вуглецю, який зв’язаний із чотирма різними атомами.

Етапи визначення типу гібридизації

Щоб зрозуміти тип гібридизації в атомі чи іоні, необхідно дотримуватися таких правил.

1. Спочатку визначте загальну кількість валентних електронів, що містяться в атомі чи іоні.
2. Потім підрахуйте кількість неподілених пар, приєднаних до цього атома чи іона.
3. Тепер необхідну кількість орбіталей можна розрахувати, додавши кількість дуплексів або октетів і кількість неподілених пар електронів.
4. Слід зазначити, що геометрія орбіталей в атомах або іонах відрізняється, коли немає неподіленої пари електронів.

Особливості гібридизації

• Гібридизація відбувається між атомними орбіталями з однаковими енергіями.
• Кількість утворених гібридних орбіталей дорівнює кількості атомних орбіталей, які змішуються.
• Не обов'язково, щоб усі наполовину заповнені орбіталі брали участь у гібридизації. Навіть орбіталі, які повністю заповнені, але мають дещо різну енергію, можуть брати участь.
• Гібридизація відбувається лише під час утворення зв’язку, а не в окремому атомі газу.
• Якщо гібридизація молекули відома, форму молекули можна передбачити.
• Велика пелюстка гібридної орбіталі завжди позитивна, тоді як менша пелюстка на протилежному боці завжди негативна.

Типи гібридизації

Гібридизацію можна класифікувати як sp ³ , sp ² , зр., зр ³ d, sp ³ d ² , або зр ³ d ³ на основі типів орбіталей, які беруть участь у змішуванні.

sp Гібридизація

Це відбувається, коли одна s та одна p-орбіталі в основній оболонці атома поєднуються, утворюючи дві нові еквівалентні орбіталі. Новоутворені орбіталі відомі як sp-гібридизовані орбіталі. Він виробляє лінійні молекули під кутом 180°. Це передбачає поєднання своєї орбіталі та однієї «p»-орбіталі однакової енергії для отримання нової гібридної орбіталі, відомої як sp-гібридизована орбіталь.

• Це також відоме як діагональна гібридизація.
• Кожна sp-гібридизована орбіталь містить однакову кількість символів s і p.
• Усі сполуки берилію, наприклад BeF ₂ , Добре ₂ , і BeCl ₂ , є приклади.

зр ² Гібридизація

Це відбувається, коли одна s і дві p-орбіталі оболонки одного атома об’єднуються, утворюючи три еквівалентні орбіталі. Новоутворені орбіталі відомі як sp ² гібридні орбіталі. Він також відомий як тригональна гібридизація. Це передбачає об’єднання своєї орбіталі з двома «p» орбіталями однакової енергії для створення нової гібридної орбіталі, відомої як sp ² . Суміш тригональної симетрії s- і p-орбіталей зберігається під кутом 120 градусів. Усі три гібридні орбіталі залишаються в одній площині й утворюють одна з одною кут 120°.

• Кожна утворена гібридна орбіталь має 33,33 % і 66,66 % характер «p».
• Молекули з трикутною плоскою формою мають центральний атом, який пов’язаний з трьома іншими атомами і є sp ² гібридизовані. Прикладами є сполуки бору.

зр ³ Гібридизація

Коли одна «s»-орбіталь і три «p»-орбіталі з однієї оболонки атома об’єднуються, утворюючи чотири нові еквівалентні орбіталі, гібридизація відома як тетраедральна гібридизація або sp. ³ . Новоутворені орбіталі відомі як sp ³ гібридні орбіталі. Вони загострені в чотирьох кутах правильного тетраедра та утворюють один з одним кут 109°28′.

• Сп ³ гібридні орбіталі утворюють кут 109,28 градусів.
• Кожна гібридна орбіталь має 25% s характер і 75% p характер.
• Етан і метан є двома прикладами.

зр ³ г Гібридизація

Змішування 1s-орбіталей, 3p-орбіталей і 1d-орбіталей призводить до 5 sp3d-гібридизованих орбіталей однакової енергії. Їх геометрія тригонально-біпірамідальна. Комбінація s, p і d-орбіталей призводить до тригональної біпірамідальної симетрії. Екваторіальні орбіталі — це три гібридні орбіталі, які орієнтовані одна відносно одної під кутом 120° і лежать у горизонтальній площині.

• Решта дві орбіталі, відомі як аксіальні орбіталі, знаходяться у вертикальній площині під кутом 90 градусів до екваторіальних орбіталей.
• Гібридизація в пентахлориді фосфору, наприклад (PCl ₅ ).

зр ³ d ² Гібридизація

Коли 1s, 3p і 2d орбіталі об’єднуються, утворюючи 6 однакових sp ³ d ² гібридних орбіталей, гібридизація називається sp ³ d ² Гібридизація. Ці сім орбіталей вказують на кути октаедра. Вони нахилені один до одного під кутом 90 градусів.

зр ³ d ³ Гібридизація

Він має 1s, 3p і 3d орбіталі, які об’єднуються, утворюючи 7 однакових sp ³ d ³ гібридні орбіталі. Ці сім орбіталей вказують на кути п'ятикутної біпіраміди. напр. ЯКЩО ₆ .

Форми гібридизації

Лінійний: sp-гібридизація спричинена взаємодією двоелектронних груп; орбітальний кут дорівнює 180°. Тригональний планар: задіяні три групи електронів, що призводить до sp ² гібридизація; орбіталі віддалені одна від одної на 120°. Тетраедр: задіяні чотири електронні групи, що призводить до sp ³ гібридизація; орбітальний кут 109,5°. Тригональний біпірамідний: задіяно п’ять електронних груп, що призводить до sp ³ г гібридизація; орбітальні кути дорівнюють 90° і 120°. Октаедр: задіяно шість електронних груп, що призводить до sp ³ d ² гібридизація; орбіталі розташовані на 90° одна від одної.

Поширені запитання на Гібридизація

Запитання 1: яка гібридна орбіталь є більш електронегативною серед sp, sp2 та sp3?

відповідь:

Відсоток символу s в sp, sp ² , і sp ³ гібридизованого вуглецю становить 50%, 33,33% і 25% відповідно. Через сферичну форму s-орбіталі вона рівномірно притягується ядром з усіх боків. У результаті гібридна орбіталь s-характеру буде ближче до ядра і, отже, більш електронегативна. Як результат, sp-гібридизований вуглець є найбільш електронегативним.

Запитання 2: Що таке гібридні орбіталі?

відповідь:

Гібридні орбіталі утворюються шляхом поєднання стандартних атомних орбіталей і в результаті утворення нових атомних орбіталей.

Запитання 3: Які є п'ять форм гібридизації?

відповідь:

Лінійна, тригональна, плоска, тетраедральна, тригональна, біпірамідальна та октаедрачна є п’ятьма основними формами гібридизації.

Питання 4: Чому молекула аміду виглядає як sp ³ гібридизований, але є sp ² ?

відповідь:

Якщо атом або оточений двома або більше р-орбіталями, або має самотню пару, здатну перескочити на р-орбіталь, загальний процес гібридизації зміниться. У результаті у випадку молекули аміду неподілена пара входить у р-орбіталь, у результаті чого утворюються три суміжні паралельні р-орбіталі.

Запитання 5: Що таке правило Бента?

відповідь:

Центральний атом, з’єднаний з численними групами в молекулі, буде гібридизуватися, в результаті чого орбіталі з більшим s-характером будуть спрямовані до електропозитивних груп, а орбіталі з більшим p-характером – до електронегативних груп.