Zgodnie z modelem orbitali stworzonym przez Linusa Paulinga w 1960 roku, wiązanie kowalencyjne, które tworzy cząsteczki powstają przez fuzję lub wzajemne przenikanie się niekompletnych orbitali pierwiastków biorących udział w Połączyć. Zatem wyciąga się wniosek, że jeśli pierwiastek ma niepełny orbital (z tylko jednym elektronem), może tworzyć tylko wiązanie kowalencyjne. Jeśli ma dwa niekompletne orbitale, może wykonać maksymalnie dwa połączenia i tak dalej.
Jednak spójrz na orbitale atomowe atomu węgla pierwiastka, który ma liczbę atomową równą 6 (Z = 6):
Zauważ, że ma dwa niekompletne orbitale, więc powinien wykonać najwyżej dwa wiązania. Jednak tak się z nim nie dzieje. Jak wielu wie, węgiel tworzy cztery wiązania (jest czterowartościowy), więc ten model orbitali nie wyjaśnia przypadku węgla.
Aby zakończyć ten impas, stworzono nową teorię, która lepiej wyjaśnia tę kwestię: Teoria hybrydyzacji.
Oznacza to, że hybrydyzacja jest „mieszanką” czystych orbitali.
W przypadku węgla istnieją trzy rodzaje hybrydyzacji, którymi są: sp3, sp2 i Sp.
Aby zrozumieć, jak zachodzi hybrydyzacja, spójrzmy na pierwszy typ hybrydyzacji z węglem, typ sp.3:
Ten typ hybrydyzacji występuje w cząsteczce metanu (CH4). Zauważ, że istnieją cztery identyczne wiązania kowalencyjne między węglem, który jest pierwiastkiem centralnym, a czterema wodorami. Zobaczmy więc, czym jest niekompletny orbital wodoru:
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Ponieważ każdy wodór ma niekompletny orbital typu s, konieczne jest otrzymanie jeszcze jednego elektronu, to znaczy każdy z nich tworzy tylko jedno wiązanie kowalencyjne z węglem. Dlatego węgiel musi mieć cztery niekompletne orbitale. Jak to się stało? Poprzez hybrydyzację.
Kiedy elektron z orbitalu 2s pochłonie energię, przechodzi na pusty orbital 2p. Mówimy więc, że ten skok elektronu z podpoziomu 2s do podpoziomu 2p jest „promocją” elektronu. W ten sposób węgiel pozostaje w stanie wzbudzonym lub aktywowanym, z czterema zhybrydyzowanymi orbitalami dostępnymi do wykonania wiązań kowalencyjnych:
Zauważ, że utworzone orbitale hybrydowe są sobie równoważne, ale różnią się od oryginalnych czystych orbitali.
W ten sposób wiązanie między orbitalem s każdego z czterech atomów wodoru zachodzi z tymi czterema zhybrydyzowanymi orbitalami węglowymi:
Jak widać powyżej, cząsteczka metanu ma regularną strukturę czworościanu, z czterema chmurami elektronów na każdym wierzchołku i przyległymi kątami 109°28’. Ponieważ wiązanie powstało między orbitalem s każdego wodoru i zhybrydyzowanym orbitalem sp3 dla każdego połączenia mamy to that cztery łącza sigma s-sp3 (σs-sp3).
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Hybrydyzacja typu Sp3”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp3.htm. Dostęp 28 czerwca 2021 r.
