על פי מודל האורביטלים שיצר לינוס פאולינג בשנת 1960, הקשר הקוולנטי היוצר את מולקולות מתרחשות על ידי היתוך או חדירה של מסלולים לא שלמים של היסודות המעורבים ב קישור. לפיכך, מסיקים שאם לאלמנט יש מסלול לא שלם (עם אלקטרון אחד בלבד), הוא יכול ליצור קשר קוולנטי בלבד. אם יש לו שני מסלולים לא שלמים, הוא יכול ליצור מקסימום שני חיבורים וכן הלאה.
עם זאת, הסתכל על האורביטלים האטומיים של יסוד אטום הפחמן, שמספרו האטומי שווה ל- 6 (Z = 6):
שים לב שיש לו שני מסלולים לא שלמים, ולכן הוא צריך לבצע רק שתי כריכות לכל היותר. עם זאת, זה לא מה שקורה לו. כפי שרבים יודעים, פחמן יוצר ארבעה קשרים (הוא רב-ערכי), כך שמודל אורביטלי זה אינו מסביר את המקרה של פחמן.
כדי לסיים את המבוי הסתום הזה נוצרה תיאוריה חדשה שהסבירה טוב יותר את הנושא הזה: תורת ההכלאה.
המשמעות היא שהכלאה היא "תערובת" של אורביטלים טהורים.
לפחמן ישנם שלושה סוגים של הכלאה, שהם: sp3, sp2 ו- sp.
כדי להבין כיצד מתרחשת הכלאה, בואו נסתכל על הסוג הראשון של הכלאת פחמן, סוג ה- sp.3:
סוג זה של הכלאה מתרחש במולקולת המתאן (CH4). שימו לב שיש ארבעה קשרים קוולנטיים זהים בין פחמן, שהוא היסוד המרכזי, לבין ארבעה מימנים. אז, ראה מהו מסלול המימן השלם:
מכיוון שלכל מימן יש מסלול לא שלם מסוג s, יש צורך לקבל אלקטרון אחד נוסף, כלומר כל אחד יוצר רק קשר קוולנטי אחד עם הפחמן. זו הסיבה לפחמן צריך להיות ארבע מסלולים לא שלמים. איך זה קורה? באמצעות הכלאה.
כאשר אלקטרון ממסלול 2s סופג אנרגיה, הוא עובר למסלול 2p הריק. לפיכך, אנו אומרים כי קפיצה זו של האלקטרון מה -2 לדרגת המשנה 2p היא "קידום" של האלקטרון. באופן זה, הפחמן נשאר במצבו הנרגש או המופעל, עם ארבעה מסלולים הכלאה זמינים לביצוע הקשרים הקוולנטיים:
שימו לב שהאורביטלים ההיברידיים שנוצרו שווים זה לזה, אך שונים מהאורביטלים הטהורים המקוריים.
באופן זה, הקשר בין מסלולו של כל אחד מארבעת אטומי המימן מתרחש עם ארבעת מסלולי הפחמן ההכלאה:
כפי שנראה לעיל, למולקולת המתאן יש מבנה טטרהדרון רגיל, עם ארבעת ענני האלקטרונים בכל קודקוד וזוויות סמוכות של 109 ° 28 '. מאחר שהקשר נוצר בין מסלול של כל מימן למסלול ספ הכלאה3 לכל שיחה, אז יש לנו שהם כן ארבעה קישורי sigma s-sp3 (σs-sp3).
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp3.htm
