Kształty cząsteczek

Okreslenie ksztaltu cząsteczki wymaga znajomości zasad powstawania orbitali molekularnych oraz ułożenia orbitali atomowych. Pozwala to przewidzieć wartość kątów w tworzonych wiązaniach. Jedną z metod przewidywania kształtu cząsteczki jest metoda VSEPR (metoda ta została opisana w osobnym temacie), równie powszechnie stosowaną metodą jest wykorzystanie pojęcia hybrydyzacji.

Hybrydyzacja to zabieg matematyczny prowadzący do przedstawienia rozkladu elektronow wcząsteczkach związków. Jesli elektrony mają różną symetrie rozkładu ladunku (podpowłoki s, p, d, f) lub lub np. jak beryl zawierają zapelnioną ostatnią podpowłokę to wydaje sie, że nie powinny tworzyć wiązań chemicznych. Dzieje się jednak inaczej, ponieważ może dojść do uśrednienia energii elektronów wchodzących w sklad powloki walencyjnej, proces ten nazywamy hybrydyzacją. Należy pamiętać, że liczba orbitali użytych do "wymieszania" powinna być równa liczbie orbitali uzyskanych po hybrydyzacji.

Wracając do przykladu berylu, posiada on konfiguracje w stanie podstawowym 1s22s2 co wskazuje na dublet elektronowy, jednak tworzy wiązania chemiczne jakby znajdowal się w stanie wzbudzonym 1s22s12p1. Jednak taki stan wskazywałby na utworzenie dwóch nierównocennych wiązań z orbitalu s i p. Dane doświadczalne wykazują, natomiast że w BeH2 długości wiązań są sobie równe. W celu wyjaśnienia tego zjawiska założono występowanie hybrydyzacji. Zakładamy ze hybrydyzacji ulegają dwa orbitale - 2s i 2px, otzrymujemy w wyniku hybrydyzacji dwa orbitale sp ustawione pod kątem 180ο (symetria osiowa) gdyż pozwala to na maksymalne oddalenie orbitali. Aby utworzyć wiązanie orbitale zhybrydyzowane sp muszą nalożyć sie z orbitalami s wodoru. Powstają dwa równocenne wiązania σ, co zgadza się z danymi doswiadczalnymi dla BeH2.

Poniżej przedstawiono ogólny schemat powstawania orbitali zhybrydyzowanych sp3, sp2 oraz sp dla ukladów zawierających cztery i elektrony walencyjne (wybrano taki układ ponieważ węgiel wchodzi w sklad największej ilość związków chemicznych a jego struktura ekektronowa to: C [He]2s22p2) .

Hybrydyzacja typu sp3 występuje np. w metanie, amonaiku, czy wodzie (CH4, NH3, H2O) powstają w jej wyniku cząsteczki o ksztalcie tetraedru jeśli wszystkie zhybrydyzowane orbitale utworzą wiązania  lub innym jesli występują wolne pary elektronowe ( amoniak- piramida trygonalna-azot w hybrydyzacji sp3, woda- struktura kątowa-tlen w hybrydyzacji sp3)

Hybrydyzacja typu sp2 występuje  w alkenach i alkadienach (nieskumulowanych) oraz węglowodorach aromatycznych. W cząsteczce etenu orbitale zhybrydyzowane węgla tworzą wiązania σ natomiast niezhybrydyzowany orbital p nakłada w płaszczyżnie prostopadłej do osi łączacej jądra atomow wegli i tworzy wiązanie π. Atom w stanie hybrydyzacji sp2 i bezpośrednio z nim połączone atomy leżą w tej samej płaszczyźnie.

Hybrydyzacja typu sp występuje  np. w alkinach oraz w opisanym wczesniej wodorku berylu BeH2.  W cząsteczce etynu orbitale zhybrydyzowane węgla tworzą wiązania σ natomiast niezhybrydyzowane orbitale p nakładają się  tworząc dwa wiązania π. Atom w stanie hybrydyzacji sp ma strukture liniową.

Komentarze (0)
Wynik działania 5 + 5 =
Ostatnio komentowane
dzięki
twój stary • 2020-11-28 14:23:27
super
andrzej • 2020-11-28 13:21:14
tak
Brook • 2020-11-28 11:09:11
dzięki !! przydało się
kocik • 2020-11-27 19:23:33
slabe
siema • 2020-11-27 18:59:31