ตามแบบจำลองของออร์บิทัลที่สร้างขึ้นโดยไลนัส พอลลิงในปี 1960 พันธะโควาเลนต์ที่ก่อตัวเป็น โมเลกุลเกิดขึ้นจากการหลอมรวมหรือการแทรกซึมของออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์ขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องใน ลิงค์. ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าหากองค์ประกอบมีวงโคจรที่ไม่สมบูรณ์ (มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว) ก็สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้เท่านั้น หากมีออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์ 2 ออร์บิทัล ก็สามารถสร้างการเชื่อมต่อได้สูงสุด 2 การเชื่อมต่อเป็นต้น
อย่างไรก็ตาม ดูออร์บิทัลของอะตอมของธาตุคาร์บอนซึ่งมีเลขอะตอมเท่ากับ 6 (Z = 6):
โปรดทราบว่ามันมีออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์สองออร์บิทัล ดังนั้นมันจึงควรทำการโยงอย่างมากที่สุดเพียงสองอันเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นกับเขา อย่างที่หลายคนทราบ คาร์บอนสร้างพันธะสี่พันธะ (เป็นเตตระวาเลนต์) ดังนั้นรูปแบบของออร์บิทัลนี้จึงไม่ได้อธิบายกรณีของคาร์บอน
เพื่อยุติทางตันนี้ ทฤษฎีใหม่ได้ถูกสร้างขึ้นที่อธิบายปัญหานี้ได้ดีขึ้น: the ทฤษฎีการผสมพันธุ์
ซึ่งหมายความว่าการผสมพันธุ์เป็น "ส่วนผสม" ของออร์บิทัลบริสุทธิ์
สำหรับคาร์บอนมีการผสมพันธุ์สามประเภทคือ: sp3, sp2 และ sp.
เพื่อให้เข้าใจถึงการเกิดไฮบริไดเซชัน เรามาดูคาร์บอนไฮบริไดเซชันชนิดแรกกัน ชนิด sp3:
การผสมพันธุ์ประเภทนี้เกิดขึ้นในโมเลกุลมีเทน (CH4). สังเกตว่ามีพันธะโควาเลนต์เหมือนกันสี่พันธะระหว่างคาร์บอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบกลาง และไฮโดรเจนสี่ตัว มาดูกันว่าไฮโดรเจนออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์คืออะไร:
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
เนื่องจากไฮโดรเจนแต่ละตัวมีออร์บิทัลประเภท s ที่ไม่สมบูรณ์ จึงจำเป็นต้องรับอิเล็กตรอนเพิ่มอีก 1 อิเล็กตรอน นั่นคือ แต่ละตัวจะสร้างพันธะโควาเลนต์กับคาร์บอนเพียงตัวเดียว นั่นเป็นเหตุผลที่คาร์บอนจำเป็นต้องมีออร์บิทัลที่ไม่สมบูรณ์สี่วง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? ผ่านการผสมพันธุ์
เมื่ออิเล็กตรอนจากวงโคจร 2s ดูดซับพลังงาน มันจะผ่านเข้าไปในออร์บิทัล 2p ที่ว่างเปล่า ดังนั้นเราจึงกล่าวว่าการกระโดดของอิเล็กตรอนจากระดับ 2s ไปยังระดับย่อย 2p นี้เป็น "การโปรโมต" ของอิเล็กตรอน ด้วยวิธีนี้ คาร์บอนจะยังคงอยู่ในสถานะถูกกระตุ้นหรือถูกกระตุ้น โดยมีออร์บิทัลแบบผสมสี่ออร์บิทัลที่พร้อมใช้งานสำหรับพันธะโควาเลนต์:
โปรดทราบว่าออร์บิทัลลูกผสมที่ก่อตัวขึ้นจะเท่ากัน แต่แตกต่างจากออร์บิทัลบริสุทธิ์ดั้งเดิม
ด้วยวิธีนี้ พันธะระหว่างวงโคจรของอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอมแต่ละอะตอมจึงเกิดขึ้นกับออร์บิทัลคาร์บอนแบบไฮบริไดซ์ทั้งสี่นี้:
ตามที่เห็นข้างต้น โมเลกุลมีเทนมีโครงสร้างจัตุรมุขปกติ โดยมีเมฆอิเล็กตรอนสี่กลุ่มที่จุดยอดแต่ละจุดและมุมที่อยู่ติดกันที่ 109°28’ เนื่องจากพันธะถูกสร้างขึ้นระหว่างวงโคจรของไฮโดรเจนแต่ละตัวและ sp orbital แบบไฮบริไดซ์3 สำหรับแต่ละการเชื่อมต่อแล้วเรามีว่า ลิงก์สี่ sigma s-sp3 (σs-sp3).
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:
โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "การผสมพันธุ์ประเภท Sp3"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp3.htm. เข้าถึงเมื่อ 28 มิถุนายน 2021.
