Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Гибридизация атомных орбиталей - рисунок
Согласно квантово-механическим представлениям о химической связи число образуемых атомом ковалентных связей определяется количеством одноэлектронных атомных орбиталей, то есть количеством неспаренных электронов.

 

Однако в действительности атомы элементов образуют большее число ковалентных связей, чем содержат неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне. Например, атом углерода в основном состоянии имеет два неспаренных электрона ( Ы Ъ' 2/У), а образует четыре ковалентные связи. Это можно объяснить возможностью перехода 25-электрона на 2 подуровень ( Is1 2s 2р-). Таким образом, на внешнем энергетическом уровне атома углерода находятся четыре неспаренных электрона: один-s и три -р. Поскольку химические связи образуются валентными электронами, то связи, например, в молекуле метана СН4 должны были бы быть неравноценными: одна связь С—H образована s-электроном, а три остальные — р. В действительности в молекуле метана все связи совершенно равноценны. Объяснения этого факта в квантовой механике вводится понятие о гибридизации атомных орбиталей (АО). Слово гибридизация означает взаимодействие, перекрывание, перемешивание. При взаимодействии одного s-электронного облака с тремя электронными облаками образуются четыре качественно новых гибридизированных электронных облака или атомные орбитали:

Ь + Зр = 45/У

Таким образом, из нескольких различных по форме и близких по энергии АО путем комбинирования (смешивания, сочетания) образуется такое же количество одинаковых по форме и равных по энергии гибридизованных атомных орбиталей. Гибрилизованные орбитали по сравнению с негибридизованными более выгодны геометрически, т. к. позволяют увеличить плошадь перекрывания с орбиталями других атомов, что ведет к образованию более прочных связей. Результатом перекрывания большей доли гибридной орбитали с орбиталями других атомов является ковалентная связь. Четыре равноценные орбитали между собой образуют угол 109о28' и ориентированы в пространстве от центра правильного тетраэдра к ею вершинам. Такое размещение связано со стремлением АО к максимальному удалению друг от друга за счет взаимного электростатического отталкивания. Расположение атомных орбиталей определяет название состояния spя гибридизации как тетраэдрическое.

Доля 5-облака в каждой из четырех гибридных орбиталей равна 4. В результате перекрывания таких орбиталей с другими орбиталями (5,/;, (! и гибридными sp*, sp2, sp) вдоль линии, соединяющей центры атомов, образуются только простые ковалентные связи — о (греч. «cu&ia») связи. Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, соединяющей центры атомов, называют о-перекрыванием или осевым, так как максимальная электронная плотность при этом находится на оси, соединяющей два ядра.

Состояние гибридизованных характерно для алканов. Рассмотрим образование о-связей на примере этана. Атомы углерода в этилене находятся гибридизация. Перекрывание трех гибридных орбиталей каждого из углеродов дает а-связи (четыре С-H и одну С-С). Кроме того, перекрывание двух негибридизованных р-орбиталей в плоскости, перпендикулярной плоскости а-связи, называют -перекрыванием, а образующаяся в результате связь — тс-связью. Ее максимальная электронная плотность сконцентрирована в двух областях — выше и ниже оси, соединяющей центры атомов. л-Связь менее прочна. Связь образуется только между атомами, которые находятся в sp:- или гибридизации.



Загрузка...
Загрузка...
Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии