Гібридизація орбіталей

(Перенаправлено з Гібридизація (хімія))

Гібридиза́ція орбіта́лей — явище змішування атомних орбіталей визначеного атома із утворенням такого ж числа нових гібридних орбіталей, яким притаманна однакова форма та виражена просторова спрямованість. Гібридизація атомних орбіталей відбувається, зокрема, при виникненні ковалентних зв'язків між атомами.

Чотири sp3 орбіталі
Три sp2 орбіталі

Гібридизація орбіталей — формальний математичний прийом, який перекидає місток між делокалізованим описом електронної оболонки молекули в термінах молекулярних орбіталей (див. Метод молекулярних орбіталей) та локалізованим її описом в термінах зв'язуючих та вільних електронних пар (див. Метод валентних зв'язків).

Гібpидна орбіталь — атомна орбіталь, отримана змішуванням двох чи більше атомних орбіталей атома з різними значеннями орбітального квантового числа, має виражене просторове спрямування. Таке змішування є наслідком зниження симетрії атома при його входженні у взаємодію. Гібридні орбіталі атома з певним координаційним числом є подібними для переважної більшості органічних та неорганічних молекул. Проте для передбачення просторової структури молекул слід спиратися на фізично змістовні теорії, в першу чергу на теорію відштовхування електронних пар валентних оболонок.

Опис окремих типів гібридизації орбіталейРедагувати

sp3-гібридизація. Відбувається при змішуванні однієї s- і трьох p-орбіталей. Виникає чотири однакові орбіталі, розташовані одна щодо іншої під тетраедричним кутом 109°28'. Прикладом sp³-гібридизації є молекула метану, або кристалічна ґратка типу алмазу (кремній, германій, арсенід галію).

sp2-гібридизація. Відбувається при змішуванні однієї s- і двох p-орбіталей. Утворюється три гібридні орбіталі з осями, розташованими в одній площині і направленими до вершин правильного трикутника під кутом 120°. Негібридизована атомна p-орбіталь перпендикулярна площині і, як правило, бере участь в утворенні π-зв'язків. Прикладом sp²-гібридизації є молекула бензолу, ненасичені полімери, графіт.

sp-гібридизація. Відбувається при змішуванні однієї s- і однієї p-орбіталей. Утворюється дві рівноцінні sp-гібридні орбіталі, розташовані лінійно (під кутом 180°) і направлені в різні боки від ядра атома. Дві інші негібридні p-орбіталі розташовуються у взаємно перпендикулярних площинах. Приклад sp-гібридизації дають молекули ацетилену, алену та ланцюжок карбіну.

sp3d2-гібридизація Відбувається при змішуванні однієї s, трьох p та двох d атомних орбіталей, утворюється октаедральна структура.

sp2d-гібридизація. Відбувається при змішуванні однієї s, двох p та однієї d атомних орбіталей, утворюється плоска квадратна структура.

Ці основні типи гібридизації — ідеалізоване уявлення, що стає точним лише при наявності відповідної симетрії. В загальному випадку співвідношення між атомними орбіталями в складі молекулярних орбіталей та кути між хімічними зв'язками дещо відрізнятимуться від ідеальних значень.

ДжерелаРедагувати