Folytatódott. Kezdődik № 15, 16/2004

5. lecke 5. hibridizáció
Szén orbitálok szén

Kovalens kémiai kötés alakul ki az általános kötő elektronikus párok segítségével típus szerint:

Kémiai kapcsolatot alkotnak, vagyis Hozzon létre egy közös elektronpárt egy "külföldi" elektronból egy másik atomból, csak párosított elektronok csak. Páratlan elektronok, amikor az elektronikus képletek rögzítése az egyik az orbit sejtben található.
Atomi orbitális - Ez egy olyan funkció, amely leírja az elektronikus felhő sűrűségét az Atom-kernel körüli tér minden egyes pontján. Az elektronikus felhő olyan tér terület, amelyben az elektron nagy valószínűséggel kimutatható.
Összehangoláshoz elektronikai struktúra Az elem szén- és valencia atomja ötleteket használ a szénatom gerjesztéséről. Egy normál (megnövekedett) állapotban a szénatom két párosítást tartalmaz 2 r 2 -Elektron. Az izgatott állapotban (az energia felszívásakor) az egyik 2 s. 2 -Elektronok ingyenesen mennek r-bitékenység. Majd négy párosítatlan elektron jelenik meg a szénatomban:

Emlékezzünk vissza, hogy az atom elektronikus képletében (például szén esetében 6 C - 1 s. 2 2s. 2 2p. 2) nagy számok A betűk előtt - 1, 2 - jelezze az energiaszint számát. Betűk s. és r Jelölje meg az elektronikus felhő (orbitális) formáját (orbitális), és a betűk feletti számok a betűk felett beszélnek az ezen orbitális elektronok számáról. Minden s.-Ez gömbölyű:

A második energia szinten, kivéve 2 s.- három 2 r. Ezek a 2 r-Evubitals van egy ellipszoid hasonló formában súlyzók, és úgy orientáltak térben szögben 90 ° egymással. 2. r-Ekrubitálok 2. r H., 2p y és 2 p Z. A tengelyek szerint, amelyeken ezek az orbitálok találhatók.

A kémiai kötések kialakításában az elektronikus orbitálok ugyanazt az űrlapot kapják meg. Tehát a szénhidrogének korlátozása egyedül keveredik s.-Bitékeny és három r-Evuboli szénatom, négy azonos (hibrid) képződésével sp 3 -borbital:

Ez - sp 3-hibridizáció.
Hibridizáció - az atomi pályák összehangolása (keverés) s. és r) az új atomi orbitálok kialakulásával hibrid orbitálok.

A hibrid orbitálok aszimmetrikus formájúak, hosszúkás a mellékelt atom felé. Az elektronikus felhők kölcsönösen visszaszorítanak, és az űrben olyan messze vannak egymástól. Ezzel a tengely négy sp3-hibrid orbitálok Kiderül, hogy a tetraéder tetejére (helyes háromszög piramis) irányuljon.
Ennek megfelelően ezek az orbitális szögek a tetrahedral, amely 109 ° 28.
Az elektronikus pályák csúcsai átfedhetnek más atomok orbitaljával. Ha az elektronikus felhők átfedik az atomok központjait összekötő vonalon keresztül, akkor az ilyen kovalens kapcsolatot hívják sigma () - kommunikáció. Például, egy olyan etán-molekula C 2 H 6, egy kémiai kötés a két szénatom átfedő két hibrid pályák. Ez ki van kapcsolva. Ezenkívül mindegyik szénatom a háromban sp 3 outbides átfedés s.-Ez három hidrogénatom, három eszközt képező.

Összességében három valenciaállapot áll rendelkezésre, amelyek különböző hibridizációval rendelkeznek a szénatom számára. kívül sp 3-hibridizáció létezik sp 2 - I. sp-hybridizáció.
sp 2 -Hibridizáció - Keverés s.- és kettő r-Endubitals. Ennek eredményeképpen három hibrid alakul ki. sp 2 - Uram. Ezek sp 2 Az ajánlattétel ugyanabban a síkban található (tengelyekkel h., w.), És célja a háromszög csúcsai szöge között a pályák 120 °. Nem említett
r- a három hibrid síkjára merőleges sp 2--bital (orientált a tengely mentén z.). Felső fele r- A sík felett helyezkednek el, az alsó fele a sík alatt van.
Egy típus sp 2 szén hibridizáció fordul elő kettős kötéssel: C \u003d C, C \u003d O, C \u003d N. Ezenkívül csak az egyik kötés két atom (például c \u003d c) között lehet-e. (Más kötelező orbitális atomok az ellenkező felek felé irányulnak.) A második kötés az átfedő nem libridek következtében alakul ki r-Kitalok az atomok magjai összekötő vonal mindkét oldalán.

Kovalens kötés az oldalsó átfedéssel r- a szomszédos szénatomok - hívott pi () - kommunikáció.

Oktatás - kommunikáció

A pályák kisebb átfedése miatt kevésbé tartós, mint -ce.
sp-Hibridizáció - Ez keverés (az alakzat és az energia összehangolása) p- és egy
r- két hibrid képződésével sp-Endubitals. sp-Itelitals ugyanazon a vonalon (180 ° -os szögben) található, és elküldve ellentétes oldalak A szénatom rendszermagjából. Kettő
r- nem említettek. Ezek kölcsönösen merőlegesek
Útvonalak - Kommunikáció. A képen sp- a tengely mentén jelennek meg y.és nem említett kettő
r-Evubitaly a tengelyek mentén h. és z..

Az SS hármas szén-szén-dioxid-szén-csatlakozása az átfedésből származó kapcsolatból áll
sp.-Hybrid orbitals és kétágyas.
A kapcsolat az ilyen paraméterek a szénatom, mint a több kapcsolódó csoport, a típusát hibridizációs és típusú kémiai kötések képződnek, a 4. táblázatban látható.

4. táblázat.

Kovalens szén-kapcsolatok

Csoportok száma Összefüggő Szén	Egy típus hibridizáció	Típusok résztvevő Vegyi kapcsolatok	A vegyületek képletei
4	sp. 3	Négy - Kapcsolatok
3	sp. 2	Három - Linkek és Egy - hang
2	sp.	Két - kapcsolatok És két ágyas	H-cc-h

Feladatok.

1. Milyen atomok (például szén- vagy nitrogén) elektronjait párosítják?

2. Mit jelent az "általános elektronikus párok" fogalma a kovalens kötéssel való kapcsolatokban (például CH 4 vagyH 2 S. )?

3. Milyen elektronikus államok (például a vagyN. ) Call Basic, és mi izgatott?

4. Mit jelent az elektronikus képletben lévő számok és betűk (például a vagyN. )?

5. Mi az atomi orbitális? Hány orbitál az atom második energiaszintjén És hogyan különböznek egymástól?

6. Mi a különbség a hibrid orbitálok között a kezdeti pályákból, amelyek közül kialakultak?

7. Milyen hibridizációt ismeretes a szénatomról, és mit fognak?

8. Rajzoljon egy képet a szénatom egyik elektronikus állapotának orbitális elrendezéséről.

9. Milyen kémiai kapcsolatokat hívnak meg és akkor? Meghatároz- és-kommunikáció a kapcsolatokban:

10. Az alábbi szénatomok esetében adja meg: a) a hibridizáció típusa; b) vegyi kötvények típusai; c) Valence szögek.

Válaszok gyakorlására a témához 1

5. lecke.

1. Az elhelyezők, amelyek egy orbitálok által helyeznek páratlan elektronok. Például az izgatott szénatom - négy párosítatlan elektron, valamint a nitrogénatom - három:

2. Két elektron létezik az egyik képződésében kémiai kötés, Hívás közös elektronikus pár. Általában a kémiai kötés kialakulása előtt az egyik elektron egyik elektronja egy atomhoz tartozott, és a másik elektron egy másik atom:

3. Az atom elektronikus állapota, amelyben az elektronikus pályák feltöltésére vonatkozó eljárás figyelhető meg: 1 s. 2 , 2s. 2 , 2p. 2 , 3s. 2 , 3p. 2 , 4s. 2 , 3d. 2 , 4p. 2, stb, hívott alapállapot. BAN BEN izgatott állapot Az atom egyik valencia-elektronja, amely nagyobb energiával rendelkező szabad orbitalt foglal el, az ilyen átmenetet párosított elektronok leválasztásával kíséri. Vázlatosan így van:

Míg a fő állapotban csak két Valence párosított elektron volt, majd négy elektron közül négy lesz a izgatott állapotban.

5. Az Atomic Orbital olyan függvény, amely leírja az elektronikus felhő sűrűségét az atommag minden pontján. A szénatom második energiaszintje négy pályán - 2 s., 2r X., 2p y, 2p Z.. Ezek az orbitális különböznek:
a) elektronikus felhő formája ( s. - labda, r - súlyzó);
b) r-Obitali van különböző tájolás térben - kölcsönösen merőleges tengelyek mentén x., y. és z., jelölik őket r X., p y, p Z..

6. A hibrid orbitálok eltérnek a kezdeti (nem liberális) orbitális formától és energiától. Például, s.-Borbitális - gömb, r - szimmetrikus nyolc, sp.-Hybrid Orbital - aszimmetrikus Nyolc.
Energia különbségek: E.(s.) < E.(sp) < E.(r). Ilyen módon sp.-Evbital - az orbitális átlag és a keverési forrás által kapott energia s.- és p.-Endubitals.

7. A szénatom esetében ismert háromféle hibridizáció: sp. 3 , sp. 2 I. sp. (lásd az 5. leckét).

9. -Svyaz egy kovalens kötés, amelyet az orbitálok elülső átfedése alkot, az atomok központjait összekötő vonal mentén.
- Kovalens kötések, amelyeket egymás után átfedik r-Rebitali az atomok központjainak összekötő vonal mindkét oldalán.
- A kommunikáció mutatja a második és a harmadik kötőjét a csatlakoztatott atomok között.

Ahhoz, hogy megmagyarázzák a tényeket, amikor egy atom képez nagyobb kötések száma, mint ahány páratlan elektronja van a fő állami (például szénatom), a posztulátum a hibridizációs nukleáris pályák zárja az energia. Az AO hibridizációja kovalens kötés kialakulása során történik, míg az orbitális átfedések hatékonyabb átfedése. A szénatom hibridizációját az elektron gerjesztése és átadása kíséri az elektron 2S-tól 2 R-AO-val:

A JSC nagy különbséggel (például 1s és 2 p) hibridizációban nem lép be. A hibridizációban részt vevő emberek számától függően a következő hibridizáció típusok lehetségesek: szén- és nitrogénatomok esetében - SP3, SP2 és SP; oxigénatomhoz - SP3, SP2; Halogén - SP3.

Az SP3-hibrid orbitálok a megfelelő tetraéder tetejére irányulnak. A tetraedral szöge közöttük 109 ° 28 ", ami megfelel az elektronok repulziójának legalacsonyabb energiájának.

SP2 hibridizáció (sík trigonális) Egy S- és két p-p-p-p-p-orbital keveredik, és három ekvivalens SP2-hibrid orbital van kialakítva, amely egy síkban 120 ° -os szögben van kialakítva, három S-kötést képezhetnek. A harmadik p-orbitális továbbra is nem említett és a hibrid pályák helyének síkjára merőleges. Ez az R-AO részt vesz a P-kommunikáció kialakításában.

Ez a lecke segít abban, hogy megkapja a "molekulák geometriájának" témáját. A hibridizációs elmélet fogalma ". A hibridizációs folyamat szerves, összetettségének univerzális jellegét ismertetjük. szervetlen anyagok és allotróp szén-dioxid-módosítások. Meg fogja tanulni a molekulák geometriájának függőségét az elektronikus pályák hibridizációjára és az anyagok tulajdonságaira a molekulák geometriájából.

Téma: Bevezetés szerves kémia

Lecke: molekulák geometriája. A hibridizációs elmélet fogalma

a molekulák példáján az egyszeri kapcsolatokkal

Külső szint szénatom alapvetően (felszámított) Leírja a 2S 2 2P 2 képletet vagy sémát:

2 s.

Ebben a struktúrában a sajátos előfeltételek szimmetria - Négy elektron esetében 4 pályás van. A XIX. Század közepén a német tudós Friedrich Kekule meglehetősen javasolta, hogy szerves vegyületekben a szén-valencia négy.

Az atom elektronikus szerkezetének szempontjából ez a következőképpen magyarázható:

Az egyik elektron 2s orbitals "ugrik" egy 2p orbitális, egy szénat az időben áthalad az úgynevezett izgatott állapotba:

Izgatott atomállapot Carbon 2S 1 2P 3:

2 s.

lehetővé teszi a szénatomot, hogy 4 kovalens kötést képez a csere mechanizmusára.

Három p-p-p-orbital hagyományosan egymásnak merőleges formában ábrázolják egymást "súlyzók", és az S-orbitál egy labda alakja. A P-elektronok által alkotott három csatlakozást 90 O szögben kell elhelyezni egymásnak, és sokkal hosszabbak, mint az S-Electron által kialakított kapcsolat. De a CH 4 metán szimmetrikus tetraéder.

Vissza 1874-ben, sok évvel, mielőtt lehetséges közvetlen meghatározás A molekulák, Jacob Herrik Vant-Hoff (1852-1911), az Utrecht Egyetem hallgatója, azt javasolta, hogy a vegyületek szénatomja tetrahedral szerkezettel rendelkezik. A CH 4 metánmolekulák szerkezete a középpontban lévő szénatommal ellátott tetraéder. Valódi szögek n-S-N csatlakozások 109 о 28 '.

Egyszerűsített magyarázat: Az orbitális szén-dioxid-szint az energia és a forma, azaz vegyes, azaz "Hibridizál", ugyanolyan hibrid orbitálokat képez. Lásd az 1. ábrát. egy.

Ábra. 1. A hibridizáció elektronikus felhőket keveredik a kémiai kötések kialakulásában

Keverés azok.-Bitali I. három P.-Evubitals ad négy SP 3.- Hybrid orbitálok hosszúkás a tetraéder sarkában, a középpontban lévő atomdal. A metán szénje SP3 hibridizáció állapotában van. Ábra. 2.

Ábra. 2. A metán szerkezete

Az ammónia szerkezete

Ugyanúgy, négy orbitális nitrogénatom ammónia NH 3 molekula: A nitrogénatomon 5 elektronok külső szinten. Ezért az egyik SP 3-on van egy gőzcsomó elektron, a másik három elektronikus párban n-H kötések. Mind a négy elektronikus pár egy torzított tetraéder sarkában található (az elképzelt pár elektronikus felhője több mint kötés). Ábra. 3.

Ábra. 3. Az ammónia szerkezete

Vízszerkezet

Az oxigénatomon 6 elektronok a külső szinten. Ezért két SP 3 -borbital van, vannak gőzpárok, és a másik két elektronikus O-H csatlakozások. A molekula szögletes szerkezettel rendelkezik. Ábra. Négy.

Ábra. 4. Vízszerkezet

Ezzel elemzése a szerkezet a molekulák, fontos, nem szabad összekeverni a geometriája a helyét a térben az elektronikus párokat és a geometria a kémiai kötések. Látjuk, hogy ammóniában és vízben nem minden elektronikus pár részt vesz a kémiai kötvények kialakulásában.

A molekulák vagy kémiai kötések geometriája pontosan az atomok elrendezését jelenti, anélkül, hogy leírná a sérülékeny elektronikus párok helyét. Elektronikus felhők hibrid orbitálok próbálkoznak a lehető legnagyobb mértékben, hogy eltolódjanak egymástól. Ha a felhők négyek, akkor eltűnnek a tetraéder sarkában, háromszor illeszkedik egy síkban 120 ° -os szögben.

A molekula szerkezeteBF 3.

A Boron 3 Elektron egy atomjának külső szintjén. A kötvények kialakulása, valamint a szén, egy izgatott állapotba kerül. Egy S- és két p-p-p-p-p-p-orbitálok, amelyeken vannak elektronok, hibridizálódnak, három azonos SP 2-hibrid orbitált kialakítva, amelyek az egyenlő oldalú háromszög szögeiben helyezkednek el a bór-atomdal a közepén. Ábra. öt

Ábra. 5. Építsen három bór fluoridot

Kimenet: A molekulák geometriája úgy véli, hogy az atomok helyének helye, anélkül, hogy leírná a sérülékeny elektronikus párok helyét. Így a három atomból álló vízmolekula szerkezete nem tetrahedral, hanem szögletes.

A lecke összegzése

Megkapta a "molekulák geometriájának" ötletét. A hibridizációs elmélet fogalma ". A szerves, komplex szervetlen anyagok és az allotróp szén-dioxid-módosítások hibridizációs folyamatának univerzális jellegét ismertetjük. Megtanultad a molekulák geometriájának függőségét az elektronikus pályák hibridizációjára és az anyagok tulajdonságairól a molekulák geometriájából.

Bibliográfia

1. Rudzitis G.E. Kémia. Az általános kémia alapjai. 10. osztály: oktatóanyag általános oktatási intézmények: Alapszint / G. E. Rudzitis, f.g. Feldman. - 14. kiadás. - M.: Megvilágosodás, 2012.

2. Kémia. 10. fokozat. Profilszint: Tanulmányok. Általános oktatásra. Intézmények / V.V. Eremin, n.e. KUZMENKO, V.V. LUNIN et al. - M.: Drop, 2008. - 463 p.

3. Kémia. 11. fokozat. Profilszint: Tanulmányok. Általános oktatásra. Intézmények / V.V. Eremin, n.e. KUZMENKO, V.V. Lunin és mások. - M.: Drop, 2010. - 462 p.

4. Homchenko G.p., Khomchenko I.G. Kémiai feladatok gyűjtése az egyetemek belépéséért. - 4. ed. - M.: RIA "új hullám": Publisers kiadója, 2012. - 278 p.

Házi feladat

1. № 1-3 (22. o.) Rudzitis G.E. , Feldman F.G. Chimiya: Szerves kémia. 10. osztály: Általános oktatási intézmények bemutatói: Alapszint / G. E. Rudzitis, f.g. Feldman. - 14. kiadás. - M.: Megvilágosodás, 2012.

2. Miért, ugyanolyan típusú hibridizációval (melyik?), A metán és az ammónia molekulái eltérő térbeli szerkezettel rendelkeznek?

3. Mi a szénatom fő állapota az izgatottan?

Az előnézeti prezentációk megtekintéséhez hozzon létre egy fiókot (fiók) Google-t, és jelentkezzen be hozzá: https://accounts.google.com

A diákok aláírásai:

Atomi orbitálok hibridizálása

Linus Karl Polynong

Az atomi orbitálok hibridizálása az atomi pályák alakjának és energiájának változása, amikor a kovalens kötés kialakul, hogy az orbitál hatékonyabb átfedése legyen.

Az energiákkal kissé eltérő különböző orbitálok megfelelő számú hibrid pályát képeznek. A hibrid orbitálok száma megegyezik a hibridizációban részt vevő atomi pályák számával. A hibrid orbitálok ugyanazok az elektronikus felhő és energia formájában.

A hibridizációban nemcsak kötő elektronok vesznek részt, hanem a kiszolgáltatott elektronikus párokat is.

Az atomi pályákhoz képest a hibrid hosszabbul a kémiai kötések kialakulásának irányába, és ezért meghatározza az elektronikus felhők legjobb átfedését.

A hibrid orbitál a rendszermag egyik oldalán húzódik, mint a másik.

Coord. A molekula hibridizációs típusú térbeli konfigurálása, amelynek központi atomja a 2, CO 2, HCN 3 SP 2 trigonális BF 3, BCL 3, NO 3 -, HGI 3 -, CDCL 3 - 4 SP 3 Tetrahedral CH 4, CCL 4, XEO 4, HGI 4 -,

az SP-hibridizáció olyan hibridizáció, amelyben az egyik S - és egy P ELECTRON atomi orbitálok vesznek részt.

A hibridizáció folyamatában 2 hibrid orbitál alakul ki, amelyek 180 ° -os szögben célozzák egymást

Az orbitális sp-hibridizáció ötletét alkalmazhatjuk a BEH 2 molekula lineáris alakjának magyarázatára, amelyben a berillium-atomot hibrid sp -borbital alakítja ki.

A beryllium fluorid molekula vezetékeiről. Mindegyik fluoratom, amely része ennek a molekulanak, egy párosított elektron, amely egy kovalens kötés kialakulásában vesz részt.

A beryllium atom egy nem tisztes állapotú páratlan elektronok nem rendelkezik: ezért vegyen részt a kémiai kötvények kialakulásában, az Atom Berylliumnak a izgatott állapotba kell mennie:

néhány energia költsége alatt a berillium-atom kezdeti S - és p-orbitálja helyett két egyenértékű hibrid orbital (SP-orbitálok) alakulhatnak ki.

Példák kémiai vegyületekMely SP-hibridizációs jellemzi: BECL 2, BEH 2, CO, CO 2, HCN, karabélyok, acetilén-szénhidrogéneket (alkins).

sP 2-hanydridizáció - hibridizáció, amelyben az egyik S - és két P Elektrons atomi orbitálok részt vesznek

A hibridizáció eredményeképpen három hibrid SP 2 orbitál van kialakítva, ugyanabban a síkban, 120 ° -os szögben.

Ez a fajta hibridizáció a BCL 3 molekulában figyelhető meg.

az SP 2 a bór-atom hibridizációja a bór fluorid molekulában. Itt, ahelyett, hogy a kezdeti egy S - és az izgatott bóratom két p-orbitálja

három méltányos SP 2-orbitál alakul ki. Ezért a molekula megfelelő háromszög formájában van kialakítva, amelynek közepén a bóratom és a fluoratomok csúcsaiban van.

Példák olyan vegyületekre, amelyekben az SP 2-hibridizációt megfigyeljük: SO 3, BCL3, BF3, ALCI3, CO 3 2-, NO 3 - grafit, etilén-szénhidrogének (alkének), karbonsavak és aromás szénhidrogének (Aréna).

sP 3 - hibridizáció - hibridizáció, amelyben az egyik S - és Három P-p -elecrons atomi orbitálok részt vesznek

A négy SP 3-hibrid pályák szimmetrikusan orientálódnak a térben, 109 ° 28 ° C szögben "

a molekula térbeli konfigurációja megfelel a tetrahedranak, a molekulában lévő atomok számától függ. Erre példa a vízmolekulák és az ammónius 3.

A vegyértéke a nitrogénatom - III, öt elektronok a külső szinten foglalnak négy pályák, ami azt jelenti, hogy milyen típusú hibridizáció SP 3, de csak három pályák részt vesznek a kialakulása egy kémiai kötés. A Tetrahedron anélkül, hogy egy csúcs lenne piramisba. Ezért egy ammónia molekula piramis molekula formájában van, a kommunikáció szöge 107 ° 30-ra torzul.

az oxigén a vízmolekulában SP3 hibrid állapotban van, és a molekula alakja szögletes, a kommunikáció szöge 104 ° 27 '.

Példák olyan vegyületekre, amelyekre az SP3-hibridizációt jellemezzük: H20, NH3, POCl 3, SO 2 F 2, SOBR2, NH 4+, H3 O +, gyémánt, limit szénhidrogének (alkánok, cikloalkánok).