Karbonhybridiseringskonsept, typer og deres egenskaper

De Karbonhybridisering Det innebærer kombinasjonen av to rene atombaner for å danne en ny "hybrid" molekylær orbital med egne egenskaper. Forestillingen om atombane gir en bedre forklaring enn det forrige banebegrepet, for å etablere en tilnærming av hvor det er mer sannsynlig å finne et elektron i et atom.

Med andre ord, en atombane er representasjon av kvantemekanikk for å gi en ide om posisjonen til et elektron eller par elektroner i et gitt område i atomet, der hver orbital er definert i henhold til verdiene til dets tall kvantum.

Kvantetall beskriver statusen til et system (for eksempel elektronet inne i atomet) på et bestemt tidspunkt, gjennom energi som tilhører elektronet (N), vinkelmomentet som beskriver i bevegelsen (L), det relaterte magnetiske øyeblikket (m) og elektron sving mens du beveger seg inne i atomet (e).

Disse parametrene er unike for hvert elektron i en orbital, slik at to elektroner ikke kan ha nøyaktig de samme verdiene for de fire kvantetallene, og hver orbital kan okkuperes av to elektroner på de fleste elektroner.

[TOC]

Hva er karbonhybridisering?

For å beskrive karbonhybridisering, bør det tas i betraktning at egenskapene til hver orbital (dens form, energi, størrelse, etc.) avhenger av den elektroniske konfigurasjonen som hvert atom har.

Det vil si at egenskapene til hver orbital avhenger av disposisjonen til elektronene i hvert "lag" eller nivå: fra nærmeste kjernen til det ytterste, også kjent som Valencia Layer.

De mest eksterne nivåene er de eneste som er tilgjengelige for å danne en lenke. Derfor, når det dannes en kjemisk binding mellom to atomer, genereres overlappingen eller overlappingen av to orbitaler (ett av hvert atom), og dette er nært knyttet til geometrien til molekylene.

Som nevnt ovenfor, kan hver bane fylles med maksimalt to elektroner, men Aufbau -prinsippet må prøve nedenfor:

På denne måten er første nivå 1 fylts, Deretter 2s, etterfulgt av 2p Og så videre, avhengig av hvor mange elektroner atomet eller ionet har.

Således er hybridisering et fenomen som tilsvarer molekylene, siden hvert atom bare kan bidra med rene atombaner (s, p, d, F) og på grunn av kombinasjonen av to eller flere atombaner, dannes den samme mengden hybridbaner som tillater koblingene mellom elementene.

Hybridiseringstyper

Atomiske orbitaler har forskjellige former og romlige orienteringer, øker i kompleksitet, som vist nedenfor:

Det observeres at det bare er en type orbital s (sfærisk form), tre typer bane p (Lobular form, der hver lobe er orientert på en romaks), fem typer orbital d og syv typer orbital F, der hver type orbital har nøyaktig samme energi som klassen.

Karbonatomet i sin grunnleggende tilstand har seks elektroner, hvis konfigurasjon er 1s²2s²2p^2. Det vil si at de skal okkupere nivå 1s (to elektroner), de 2s (to elektroner) og delvis 2p (de resterende to elektronene) i henhold til Aufbau -prinsippet.

Dette betyr at karbonatom bare har to manglende elektroner i orbital 2p, Men det er ikke mulig å forklare dannelsen eller geometrien til metanmolekylet (CH₄) eller annet mer komplisert.

Så for å danne disse koblingene er det nødvendig med hybridisering av orbitalene s og p (Når det.

Sp³

Hybridiseringen sp³ Den består av dannelsen av fire "hybrid" orbitaler fra orbitalene 2s, 2p_x, 2 s_og og 2p_z Ren.

Dermed er det omorganiseringen av elektroner på nivå 2, der det er fire elektroner tilgjengelig for dannelse av fire bindinger og bestilles parallelt å ha mindre energi (større stabilitet).

Et eksempel er etylenmolekylet (C₂H₄), hvis koblinger danner 120 ° vinkler mellom atomene og gir en flat trigonal geometri.

I dette tilfellet genereres enkle C-H- og C-C-koblinger (på grunn av orbitaler sp²) og en dobbel C-C-binding (på grunn av bane p), For å danne det mest stabile molekylet.

Sp²

Gjennom SP -hybridisering² Tre “hybrid” orbitaler genereres fra ren 2s orbital. I tillegg oppnås en ren p -orbital som deltar i dannelsen av en dobbeltbinding (kalt pi: "π").

Et eksempel er etylenmolekylet (C₂H₄), hvis koblinger danner 120 ° vinkler mellom atomene og gir en flat trigonal geometri. I dette tilfellet genereres enkle C-H- og C-C-koblinger (på grunn av SP-orbitaler²) og en dobbel C-C-binding (på grunn av orbital P), for å danne det mest stabile molekylet.

Sp

Gjennom SP -hybridisering er to “hybrid” orbitaler etablert fra ren 2s orbital orbital. På denne måten danner de to rene orbitaler som deltar i dannelsen av en trippelkobling.

For denne typen hybridisering, acetylenmolekylet (C₂H₂), hvis koblinger danner 180 ° vinkler mellom atomene og gir en lineær geometri.

For denne strukturen er det enkle C-H- og C-C-koblinger (på grunn av orbitalene SP) og en trippel C-C-kobling (det vil si to PI-bindinger på grunn av orbitalene P), for å oppnå konfigurasjonen med mindre elektronisk repulsion.

Referanser

1. Orbital hybridisering. Innhentet fra.Wikipedia.org
2. Fox, m. TIL., Og Whitsell, J. K. (2004). Organisk kjemi. Gjenopprettet fra bøker.Google.co.gå
3. Carey, f. TIL., og Sundberg, r. J. (2000). Avansert organisk kjemi: Del A: Struktur og mekanismer. Gjenopprettet fra bøker.Google.co.gå
4. Anslyn, e. V., Og Dougherty, D. TIL. (2006). Moderne fysisk organisk kjemi. Gjenopprettet fra bøker.Google.co.gå
5. Mathur, r. B.; Singh, f. P., Og panda, s. (2016). Karbon nanomaterialer: syntese, struktur, egenskaper og applikasjoner. Gjenopprettet fra bøker.Google.co.gå