Гибридизация углерода в чем он состоит, виды и их характеристики

гибридизация углерода включает в себя комбинацию двух чистых атомных орбиталей для формирования новой "гибридной" молекулярной орбитали с ее собственными характеристиками. Понятие атомной орбитали дает лучшее объяснение, чем предыдущее понятие орбиты, чтобы установить приближение того, где существует большая вероятность обнаружения электрона внутри атома.

Другими словами, атомная орбита - это представление квантовой механики, дающее представление о положении электрона или пары электронов в определенной области внутри атома, где каждая орбита определяется в соответствии со значениями ее чисел. квант.

Квантовые числа описывают состояние системы (например, состояния электрона внутри атома) в определенный момент посредством энергии, принадлежащей электрону (n), углового момента, который он описывает в своем движении (l), связанного с магнитным моментом (м) и спин электрона при движении внутри атома (ов).

Эти параметры являются уникальными для каждого электрона на орбите, поэтому два электрона не могут иметь точно одинаковые значения четырех квантовых чисел, и каждая орбита может быть занята максимум двумя электронами.

индекс

• 1 Что такое гибридизация углерода??
• 2 основных типа
  • 2.1 Sp3 Гибридизация
  • 2.2 Гибридизация sp2
• 3 Ссылки

Что такое гибридизация углерода?

Для описания гибридизации углерода необходимо учитывать, что характеристики каждой орбитали (ее форма, энергия, размер и т. Д.) Зависят от электронной конфигурации каждого атома..

То есть характеристики каждой орбитали зависят от расположения электронов в каждом «слое» или уровне: от ближайшего к ядру до самого внешнего, также известного как валентный слой.

Электроны самого верхнего уровня являются единственными доступными для формирования связи. Следовательно, когда между двумя атомами образуется химическая связь, образуется перекрытие или перекрытие двух орбиталей (по одной на каждый атом), и это тесно связано с геометрией молекул..

Как указано выше, каждая орбиталь может быть заполнена максимум двумя электронами, но должен соблюдаться принцип Ауфбау, согласно которому орбитали заполняются в соответствии с их энергетическим уровнем (от самого низкого до самого высокого), так как показывает ниже:

Таким образом, уровень 1 заполняется первымs, тогда 2s, с последующим 2р и так далее, в зависимости от того, сколько электронов имеет атом или ион.

Таким образом, гибридизация представляет собой явление, соответствующее молекулам, поскольку каждый атом может обеспечить только чистые атомные орбитали (s, р, d, F) и из-за комбинации двух или более атомных орбиталей образуется одинаковое количество гибридных орбиталей, которые позволяют связать элементы.

Основные типы

Атомные орбитали имеют разные формы и пространственные ориентации, увеличиваясь в сложности, как показано ниже:

Наблюдается, что существует только один тип орбиты s (сферическая форма), три типа орбиты р (дольчатая форма, где каждая доля ориентирована на пространственной оси), пять типов орбит d и семь типов орбитальных F, где каждый тип орбиты имеет точно такую ​​же энергию, что и его вид.

Атом углерода в своем основном состоянии имеет шесть электронов, конфигурация которых равна 1s²2s²2р^2. То есть они должны занимать 1 уровеньs (два электрона), 2s (два электрона) и частично 2р (оставшиеся два электрона) по принципу Ауфбау.

Это означает, что атом углерода имеет только два неспаренных электрона на орбите.р, но невозможно объяснить образование или геометрию молекулы метана (СН₄) или другой более сложный.

Таким образом, для формирования этих связей вам нужна гибридизация орбиталей s и р (для случая углерода), чтобы генерировать новые гибридные орбитали, которые объясняют даже двойные и тройные связи, где электроны приобретают наиболее стабильную конфигурацию для образования молекул.

Гибридизация зр³

Гибридизация зр³ состоит из формирования четырех «гибридных» орбиталей из 2s, 2p орбиталей_х, 2р_и и 2р_Z чистый.

Таким образом, мы имеем перегруппировку электронов на уровне 2, где есть четыре электрона, доступных для образования четырех связей, и они упорядочены параллельно, чтобы иметь более низкую энергию (большая стабильность).

Примером является молекула этилена (C₂H₄), чьи связи образуют углы между атомами 120 ° и обеспечивают плоскую тригональную геометрию.

В этом случае генерируются простые связи C-H и C-C (из-за орбиталей). зр²) и двойная связь C-C (из-за орбитали р), чтобы сформировать наиболее стабильную молекулу.

Гибридизация зр²

Через sp гибридизацию² три "гибридные" орбитали генерируются из чистой 2s-орбитали и три чистые 2p-орбитали. Кроме того, получается чистая орбиталь, которая участвует в образовании двойной связи (называемой пи: «π»).

Примером является молекула этилена (C₂H₄), чьи связи образуют углы 120 ° между атомами и обеспечивают плоскую тригональную геометрию. В этом случае генерируются простые связи C-H и C-C (из-за sp-орбиталей).²) и двойная связь C-C (из-за орбитали) для образования наиболее стабильной молекулы.

Путем sp-гибридизации устанавливаются две "гибридные" орбитали из чистой 2s-орбитали и три чистые 2p-орбитали. Таким образом, образуются две чистые p-орбитали, которые участвуют в образовании тройной связи.

Для этого типа гибридизации молекула ацетилена (C) представлена ​​в качестве примера.₂H₂), чьи связи образуют углы 180 ° между атомами и обеспечивают линейную геометрию.

Для этой структуры существуют простые связи C-H и C-C (из-за sp-орбиталей) и тройная связь C-C (то есть две пи-связи из-за p-орбиталей), чтобы получить конфигурацию с наименьшим электронным отталкиванием..

ссылки

1. Орбитальная гибридизация. Получено с en.wikipedia.org
2. Fox, M.A. и Whitesell, J.K. (2004). Органическая химия. Получено из books.google.co.ve
3. Кэри Ф. А. и Сундберг Р. Дж. (2000). Продвинутая Органическая Химия: Часть A: Структура и Механизмы. Получено из books.google.co.ve
4. Anslyn, E.V. и Dougherty, D.A. (2006). Современная физическая органическая химия. Получено из books.google.co.ve
5. Матур, Р. Б.; Сингх Б. П. и Панде С. (2016). Углеродные наноматериалы: синтез, структура, свойства и применение. Получено из books.google.co.ve