Tipo di ibridazione atomica

Nel processo di determinazione della forma geometrica di una particella chimica, è importante tenere conto del fatto che le coppie di elettroni di valenza dell'atomo principale, inclusi quelli che non formano un legame chimico, sono molto distanti l'una dall'altra nello spazio.

Caratteristiche del termine

Considerando il problema riguardante il covalente legame chimico spesso usato quale concetto di ibridazione degli orbitali atomici. Questo termine è associato all'allineamento di forma ed energia. L'ibridazione degli orbitali atomici è associata a un processo di ristrutturazione della chimica quantistica. Gli orbitali rispetto agli atomi originali hanno una struttura diversa. L'essenza dell'ibridazione sta nel fatto che l'elettrone che si trova vicino al nucleo di un atomo legato non è determinato da un particolare orbitale atomico, ma dalla loro combinazione con un numero quantico principale uguale. Fondamentalmente, questo processo riguarda gli orbitali energetici atomici superiori con gli elettroni.

Specifiche del processo

I tipi di ibridazione degli atomi nelle molecole dipendono da come avviene l'orientamento dei nuovi orbitali. Secondo il tipo di ibridazione, è possibile determinare la geometria di uno ione o una molecola, per assumere caratteristiche di proprietà chimiche.

Tipi di ibridazione

Questo tipo di ibridazione, come sp, è una struttura lineare, l'angolo tra i legami è di 180 gradi. Un esempio di una molecola con un'opzione di ibridazione simile è BeCl ₂ .

Il prossimo tipo di ibridazione è sp ² . Le molecole sono caratterizzate da una forma triangolare, l'angolo tra i legami è di 120 gradi. Un tipico esempio di tale variante di ibridazione è BCl ₃ .

Il tipo di ibridazione sp ³ suggerisce una struttura tetraedrica della molecola, un tipico esempio di una sostanza con questa opzione di ibridazione è la molecola di metano CH ₄ . L'angolo di valenza in questo caso è di 109 gradi e 28 minuti.

Non solo gli elettroni accoppiati, ma anche coppie di elettroni non separati sono direttamente coinvolti nell'ibridazione.

Ibridazione in una molecola d'acqua

Ad esempio, in una molecola d'acqua tra un atomo di ossigeno e atomi di idrogeno, ce ne sono due legami polari covalenti. Inoltre, l'atomo di ossigeno stesso ha due coppie di elettroni esterni che non partecipano alla creazione di un legame chimico. Queste 4 coppie di elettroni nello spazio occupano un posto specifico attorno all'atomo di ossigeno. Poiché hanno tutti la stessa carica, si respingono a vicenda nello spazio, le nuvole di elettroni si trovano a una distanza significativa l'una dall'altra. Il tipo di ibridazione degli atomi in una determinata sostanza implica un cambiamento nella forma degli orbitali atomici, essi vengono estratti e allineati ai vertici del tetraedro. Come risultato, la molecola d'acqua acquisisce una forma angolare, tra i legami ossigeno-idrogeno, l'angolo di valenza è 104,5 ^o .

Per prevedere il tipo di ibridazione, è possibile utilizzare il meccanismo donatore-accettore per la formazione di legami chimici. Come risultato, viene eseguita una sovrapposizione degli orbitali liberi di un elemento con una bassa elettronegatività, così come gli orbitali di un elemento con una maggiore negatività elettrica, su cui si trova una coppia di elettroni. Nel processo di compilazione configurazione elettronica atomo tiene conto del loro grado di ossidazione.

Regole per identificare il tipo di ibridazione

Per determinare il tipo di ibridazione del carbonio, è possibile utilizzare alcune regole:

• rivela l'atomo centrale, calcola il numero di σ-obbligazioni;
• mettere una particella di uno stato di ossidazione degli atomi;
• registrare la configurazione elettronica dell'atomo principale nel grado desiderato di ossidazione;
• fare un diagramma della distribuzione degli elettroni di valenza negli orbitali, associare gli elettroni;
• emettere orbitali che partecipano direttamente alla formazione di un legame, trovare elettroni spaiati (se il numero di orbitali di valenza è insufficiente per l'ibridazione, gli orbitali dei seguenti livello di energia).

La geometria della molecola è determinata dal tipo di ibridazione. La presenza di legami pi non lo influenza. Nel caso di un'adesione aggiuntiva, è possibile una variazione dell'angolo di valenza, la ragione è la reciproca repulsione degli elettroni che formano un legame multiplo. Quindi, nella molecola ossido nitrico (4) con ibridazione sp ² , l'angolo di valenza aumenta da 120 gradi a 134 gradi.

Ibridazione ammoniaca

Una coppia di elettroni non separati influisce sull'indice risultante del momento di dipolo dell'intera molecola. L'ammoniaca ha una struttura tetraedrica con una coppia di elettroni non separati. I legami ionici dell'azoto-idrogeno e dell'azoto-fluoro hanno indicatori del 15 e del 19 percento, le lunghezze sono definite rispettivamente come 101 e 137 pm. Quindi, ci dovrebbe essere un momento di dipolo più grande nella molecola di fluoruro di azoto, ma i risultati sperimentali suggeriscono il contrario.

Ibridazione in composti organici

Ogni classe di idrocarburi ha il proprio tipo di ibridazione. Pertanto, sulla formazione di molecole della classe di alcani (idrocarburi saturi), tutti e quattro gli elettroni dell'atomo di carbonio formano orbitali ibridi. Quando si sovrappongono, si formano 4 nubi ibride che si estendono ai vertici del tetraedro. Inoltre, i loro vertici si sovrappongono con orbitali s-ibridi di idrogeno, formando un legame semplice. Per gli idrocarburi saturi, l'ibridizzazione sp ³ è caratteristica.

Negli alcheni insaturi (il loro rappresentante tipico è l'etilene), solo tre orbitali elettronici prendono parte all'ibridizzazione - se 2 p: tre orbitali ibridi formano una forma triangolare nello spazio. Gli orbitali p non ibridi si sovrappongono, creando un legame multiplo nella molecola. Questa classe di idrocarburi organici è caratterizzata dallo stato ibrido sp ² dell'atomo di carbonio.

Le alchine differiscono dalla precedente classe di idrocarburi in quanto solo due tipi di orbitali sono coinvolti nel processo di ibridazione: s e p. I due elettroni p non ibridi che rimangono ad ogni atomo di carbonio si sovrappongono in due direzioni, formando due legami multipli. Questa classe di idrocarburi è caratterizzata dallo stato sp-ibrido dell'atomo di carbonio.

conclusione

Definendo il tipo di ibridazione in una molecola, è possibile spiegare la struttura di varie sostanze inorganiche e organiche e si possono prevedere le possibili proprietà chimiche di una particolare sostanza.