Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

(R) Hybrydyzacja na przykładach

Hybrydyzacja sp (diagonalna)

W wyniku wymieszania 1 orbitalu s z 1 orbitalem p powstają 2 równocenne orbitale zhybrydyzowane sp.
W przestrzeni ustawione są one liniowo, kąt między nimi wynosi 180o.

hybrydyzacja sp 

 

Atom berylu w cząsteczce BeH2
Aby utworzyć taką cząsteczkę atom berylu musi posiadać 2 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s2                1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[   |   |    ]     wolne orbitale p
W stanie podstawowym atom berylu nie ma niesparowanych elektronów, więc taki atom nie może utworzyć cząsteczki. Konieczne doprowadzenie do stanu wzbudzonego. Po dostarczeniu energii atomowi berylu jeden z elektronów s przechodzi na wolny orbital p.
Konfiguracja w stanie wzbudzonym:
 1s22s12p1        1s[↑↓ ] 2s[↑  ] 2p[↑  |   |    ] .

Gdyby teraz atom berylu utworzył wiązania, okazałoby się, że wiązanie z elektronem s jest inne niż wiązanie z elektronem p (s i p mają różne energie), ponad to orbitale s wodoru "miałyby kłopot" z nałożeniem się na orbital s berylu - w ten sposób cząsteczka BeH2 nie powstanie.

W rzeczywistości w cząsteczce BeH2 oba wiązania są równocenne, sama cząsteczka ma kształt liniowy a atomy wodoru rozmieszczone są na końcach.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów Be i H w atomie berylu następuje wymieszanie się orbitalu s z jednym orbitalem p i powstanie 2 nowych, jednakowych orbitali. Rozmieszczają się one jak najdalej od siebie, czyli w linii prostej.
Na każdym zhybrydyzowanym orbitalu znajduje się 1 elektron niesparowany i po nałożeniu się z orbitalami s wodoru powstają 2 wiązania.

hybrydyzacja sp beryl

Atomy węgla w cząsteczce C2H2 

Aby utworzyć taką cząsteczkę atom węgla musi posiadać 4 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s22p2          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑  |↑  |    ]     wolne orbitale p
 
W stanie podstawowym atom węgla ma 2 niesparowane elektrony, więc taki atom nie może utworzyć cząsteczki C2H2 - musi zostać najpierw wzbudzony.
Po dostarczeniu energii atomowi węgla jeden z elektronów s przechodzi na wolny orbital p.
Konfiguracja w stanie wzbudzonym:
1s22s12p3        1s[↑↓ ] 2s[↑  ] 2p[↑  |   |↑    ] .

W cząsteczce C2H2 między atomami węgla znajduje się jedno wiązanie σ i dwa wiązania π. Orbitale, na których znajdują się elektrony π nie biorą udziału w hybrydyzacji, ponieważ orbitale zhybrydyzowane nie mogą się nakładać bocznie. Elektrony te pozostają więc na swoich orbitalach p.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów węgla i wodoru następuje w atomach węgla wymieszanie się orbitalu s z jednym orbitalem p i powstanie 2 nowych, równocennych orbitali. Aby elektrony wiążące były jak najdalej od siebie, orbitale rozmieszczają się w linni prostej.
Na każdym zhybrydyzowanym orbitalu znajduje się 1 elektron niesparowany i po nałożeniu się z orbitalami s wodoru powstaje jedno wiązanie C−H a po nałożeniu się zhybrydyzowanego orbitalu węgla z takim samym orbitalem drugiego atomu węgla powstaje jedno wiązanie C−C.
 Rys. Hybrydyzacja sp węgiel


Hybrydyzacja   sp2 (trygonalna)

W wyniku wymieszania orbitalu s z dwoma orbitalami p – powstają 3 równocenne orbitale zhybrydyzowane sp2. W przestrzeni ułożone są one na płaszczyźnie i skierowane do naroży trójkąta równobocznego. Kąt między nimi wynosi 120o.

hybrydyzacja sp2


Atomy węgla w cząsteczce C2H4

Aby utworzyć taką cząsteczkę atom węgla musi posiadać 4 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s22p2          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑  |↑  |    ]     wolne orbitale p
 
W stanie podstawowym atom węgla ma 2 niesparowane elektrony, więc taki atom nie może utworzyć cząsteczki C2H4 - musi zostać najpierw wzbudzony.
Po dostarczeniu energii atomowi węgla jeden z elektronów s przechodzi na wolny orbital p.
Konfiguracja w stanie wzbudzonym:
1s22s12p3        1s[↑↓ ] 2s[↑  ] 2p[↑  |   |↑    ] .

W cząsteczce C2H4 przy atomie węgla znajdują się  trzy równocenne wiązania σ i jedno wiązanie π. Orbitale, na których znajdują się elektrony π nie biorą udziału w hybrydyzacji, ponieważ orbitale zhybrydyzowane nie mogą się nakładać bocznie. Elektrony te pozostają więc na swoich orbitalach p.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów węgla i wodoru następuje w atomych węgla wymieszanie się orbitalu s z dwoma orbitalami p i powstanie 3 nowych, równocennych orbitali. Aby elektrony wiążące były jak najdalej od siebie, orbitale rozmieszczają się w narożach trójkąta.
Na każdym zhybrydyzowanym orbitalu znajduje się 1 elektron niesparowany i po nałożeniu się z orbitalami s wodoru powstają 2 równocenne wiązania C−H. Po nałożeniu się zhybrydyzowanego orbitalu węgla z takim samym orbitalem drugiego atomu węgla powstaje jedno wiązanie C−C.

Rys. Hybrydyzacja sp2 węgiel 

Atom boru w cząsteczce BH3

Aby utworzyć taką cząsteczkę atom boru musi posiadać 3 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s22p1          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑  |   |    ] 

W stanie podstawowym atom boru ma 1 niesparowany elektron, więc taki atom nie może utworzyć cząsteczki - musi zostać najpierw wzbudzony.
Po dostarczeniu energii atomowi boru jeden z elektronów s przechodzi na wolny orbital p.
Konfiguracja w stanie wzbudzonym:
1s22s12p2          1s[↑↓]  2s[↑ ] 2p[↑  |↑  |    ]  

W cząsteczce BH3 trzy wiązania są równocenne, sama cząsteczka ma kształt trójkatny a atomy wodoru rozmieszczone są w narożach trójkata.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów boru i wodoru następuje w atomie boru wymieszanie się orbitalu s z dwoma orbitalami p i powstanie 3 nowych, równocennych orbitali. Aby elektrony wiążące były jak najdalej od siebie, orbitale rozmieszczają się w narożach trójkąta.
Na każdym zhybrydyzowanym orbitalu znajduje się 1 elektron niesparowany i po nałożeniu się z orbitalami s wodoru powstają 3 równocenne wiązania.
Hybrydyzacja sp2 bor 

 


Hybrydyzacja sp3 (tetraedryczna)

W wyniku wymieszania 1 orbitalu s z 3 orbitalami p powstają 4 równocenne orbitale zhybrydyzowane sp3. W przestrzeni ustawione są w kierunku naroży tetraedru.

hybrydyzacja sp3 

Atom węgla w metanie CH4
W cząsteczce metanu atom węgla tworzy 4 wiązania z atomami wodoru. Aby powstały te wiązania atom węgla musi mieć 4 niesparowane elektrony. W stanie podstawowym atom węgla ma tylko 2 niesparowane elektrony

Konfiguracja atomu węgla w stanie podstawowym:
1s22s22p2          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑  |↑  |    ]  

Cząsteczka CH4 nie może więc powstać z atomu węgla w stanie podstawowym.
Aby powstały 4 niesparowane elektrony atom węgla musi przejść w stan wzbudzony. Po dostarczeniu energii atomowi węgla jeden z elektronów s przechodzi na wolny orbital p.
Konfiguracja w stanie wzbudzonym:
 1s22s12p3        1s[↑↓ ] 2s[↑  ] 2p[↑  |   |↑    ] .

W cząsteczce CH4 wszystkie wiązania są równocenne a sama cząsteczka ma kształt tetraedru, gdzie atomy wodoru rozmieszczone są w jego narożach.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów następuje wymieszanie się orbitalu s z trzema orbitalami p i powstanie 4 nowych, jednakowych orbitali w atomie centralnym (C).

Na orbitalach zhybrydyzowanych znajdują się 4 niesparowane elektrony – atom węgla może już utworzyć 4 równocenne wiązania z atomami wodoru.

Rys. Hybrydyzacja sp3 węgiel 


Atom azotu w cząsteczce NH3

Aby utworzyć taką cząsteczkę atom azotu musi posiadać 3 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s22p3          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑  |↑  | ↑  ] 
W stanie podstawowym atom azotu ma już 3 niesparowane elektrony, więc taki atom może utworzyć cząsteczkę NH3 (wzbudzenie nie jest potrzebne).

W cząsteczce NH3 znajdują się trzy równocenne wiązania sigma.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów azotu i wodoru następuje w atomie tlenu wymieszanie się orbitalu s z trzema orbitalami p i powstanie 4 nowych, równocennych orbitali.  Aby elektrony wiążące były jak najdalej od siebie, orbitale rozmieszczają się w narożach czworościanu foremnego.

Trzy orbitale zawierają wolne elektrony i po nałożeniu się z orbitalami s wodoru tworzą wiązania σ. Czwarty orbital zawiera wolną parę elektronową.

Rys. Hybrydyzacja sp3 azot

Atom tlenu w cząsteczce H2O

Aby utworzyć taką cząsteczkę atom tlenu musi posiadać 2 niesparowane elektrony
Konfiguracja w stanie podstawowym:
1s22s22p4          1s[↑↓]  2s[↑↓] 2p[↑↓ |↑  | ↑  ] 
W stanie podstawowym atom tlenu ma już 2 niesparowane elektrony, więc taki atom może utworzyć cząsteczkę H2O (wzbudzenie nie jest potrzebne).

W cząsteczce H2O znajdują się  dwa równocenne wiązania sigma.

W procesie tworzenia cząsteczki przed nałożeniem się orbitali atomów tlenu i wodoru następuje w atomie tlenu wymieszanie się orbitalu s z trzema orbitalami p i powstanie 4 nowych, równocennych orbitali.  Dwa orbitale zawierają pary elektronowe a dwa pozostałe - wolne elektrony.
Aby elektrony wiążące były jak najdalej od siebie, orbitale rozmieszczają się w narożach czworościanu foremnego.

Na orbitale zawierające wolne elektrony nakładają się orbitale s wodoru tworząc dwa wiązania sigma.

 Rys. Hybrydyzacja sp3 tlen

 

Zobacz wizualizację hybrydyzacji w 3D:

http://www.youtube.com/watch?v=g1fGXDRxS6k

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.