Koolstofhybridisatieconcept, typen en hun kenmerken

De koolstofhybridisatie Het impliceert de combinatie van twee pure atoomorbitalen om een ​​nieuw "hybride" moleculair orbitaal te vormen met eigen kenmerken. Het idee van atoom orbitaal geeft een betere verklaring dan het vorige concept van een baan, om een ​​benadering vast te stellen van waar het waarschijnlijker is om een ​​elektron binnen een atoom te vinden.

Met andere woorden, een atoom orbitaal is de weergave van de kwantummechanica om een ​​idee te geven van de positie van een elektron of paar elektronen in een bepaald gebied in het atoom, waarbij elk orbitaal wordt gedefinieerd volgens de waarden van zijn Cijfers kwantum.

Kwantumaantallen beschrijven de status van een systeem (zoals het elektron in het atoom) op een bepaald tijdstip, door energie die behoort tot het elektron (n), het hoekmomentum dat wordt beschreven in zijn beweging (l), het gerelateerde magnetische moment (m) en de elektronen draaien terwijl het in de atoom beweegt.

Deze parameters zijn uniek voor elk elektron in een orbitaal, dus twee elektronen kunnen niet exact dezelfde waarden van de vier kwantumaantallen hebben en elk orbitaal kan worden bezet door twee elektronen bij de meeste elektronen.

[TOC]

Wat is koolstofhybridisatie?

Om koolstofhybridisatie te beschrijven, moet rekening worden gehouden met de kenmerken van elk orbitaal (zijn vorm, energie, grootte, enz.) zijn afhankelijk van de elektronische configuratie die elk atoom heeft.

Dat wil zeggen, de kenmerken van elk orbitaal zijn afhankelijk van de beschikking van de elektronen in elke "laag" of niveau: van het dichtst bij de kern tot de buitenste, ook bekend als Valencia -laag.

Kan u van dienst zijn: natrium: geschiedenis, structuur, eigenschappen, risico's en gebruik

De meest externe elektronen zijn de enige die beschikbaar zijn om een ​​link te vormen. Daarom, wanneer een chemische binding wordt gevormd tussen twee atomen, wordt de overlapping of overlapping van twee orbitalen (een van elk atoom) gegenereerd en is dit nauw verwant aan de geometrie van de moleculen.

Zoals hierboven vermeld, kan elk orbitaal worden gevuld met een maximum van twee elektronen, maar het AUFBAU -principe moet hieronder bemonsteren:

Op deze manier is eerste niveau 1 gevuldS, Dan 2S, gevolgd door 2P Enzovoort, afhankelijk van hoeveel elektronen het atoom of ionen heeft.

Hybridisatie is dus een fenomeen dat overeenkomt met de moleculen, omdat elk atoom alleen pure atoom orbitalen kan bijdragen (S, P, D, F) en, vanwege de combinatie van twee of meer atomaire orbitalen, wordt dezelfde hoeveelheid hybride orbitalen die de verbanden tussen elementen mogelijk maken, gevormd.

Hybridisatietypen

Atomische orbitalen hebben verschillende vormen en ruimtelijke oriëntaties, die in complexiteit toenemen, zoals hieronder getoond:

Opgemerkt wordt dat er maar één type orbitaal is S (sferische vorm), drie soorten orbitaal P (lobulaire vorm, waarbij elke lob is georiënteerd op een ruimteas), vijf soorten orbitaal D en zeven soorten orbitaal F, waarbij elk type orbitaal exact dezelfde energie heeft als die van zijn klasse.

Het koolstofatoom in zijn fundamentele staat heeft zes elektronen, waarvan de configuratie 1 isS²2S²2P^2. Dat wil zeggen, ze moeten niveau 1 bezettenS (twee elektronen), de 2S (twee elektronen) en gedeeltelijk de 2p (de resterende twee elektronen) volgens het AUFBAU -principe.

Kan u van dienst zijn: alotropie

Dit betekent dat het koolstofatoom slechts twee ontbrekende elektronen heeft in het orbitaal 2P, Maar het is niet mogelijk om de vorming of geometrie van het methaanmolecuul uit te leggen (CH₄) of andere complexer.

Dus om deze links te vormen, is de hybridisatie van de orbitalen nodig S En P (In het geval van koolstof), om nieuwe hybride orbitalen te genereren die zelfs dubbele en drievoudige bindingen verklaren, waarbij elektronen de meest stabiele configuratie verwerven voor de vorming van moleculen.

SP³

De hybridisatie SP³ Het bestaat uit de vorming van vier "hybride" orbitalen uit de orbitalen 2s, 2p_X, 2 p_En en 2P_Z Zuiver.

Er is dus de herschikking van elektronen op niveau 2, waar er vier elektronen beschikbaar zijn voor de vorming van vier bindingen en parallel worden besteld om minder energie te hebben (grotere stabiliteit).

Een voorbeeld is het ethyleenmolecuul (c₂H₄), wiens verbindingen 120 ° -hoeken vormen tussen de atomen en bieden een platte trigonale geometrie.

In dit geval worden eenvoudige C-H- en C-C-links gegenereerd (vanwege de orbitalen SP²) en een dubbele C-C-binding (vanwege het orbitaal P), Om het meest stabiele molecuul te vormen.

SP²

Door SP -hybridisatie² Drie "hybride" orbitalen worden gegenereerd uit pure 2s orbital. Bovendien wordt een puur P -orbitaal dat deelneemt aan de vorming van een dubbele binding (PI: "π") verkregen.

Een voorbeeld is het ethyleenmolecuul (c₂H₄), wiens verbindingen 120 ° -hoeken vormen tussen de atomen en bieden een platte trigonale geometrie. In dit geval worden eenvoudige C-H- en C-C-links gegenereerd (vanwege SP-orbitalen²) en een dubbele C-C-binding (vanwege orbitaal P), om het meest stabiele molecuul te vormen.

Kan u van dienst zijn: chemische reacties: kenmerken, onderdelen, typen, voorbeelden

SP

Door middel van SP -hybridisatie worden twee "hybride" orbitalen vastgesteld uit pure 2S orbital orbital. Op deze manier vormen ze twee pure orbitalen die deelnemen aan de vorming van een drievoudige link.

Voor dit type hybridisatie, het acetyleenmolecuul (c₂H₂), wiens verbindingen 180 ° -hoeken vormen tussen de atomen en een lineaire geometrie bieden.

Voor deze structuur zijn er eenvoudige C-H- en C-C-links (vanwege de orbitalen SP) en een drievoudige C-C-link (dat wil zeggen twee PI-bindingen vanwege de orbitalen P), om de configuratie te verkrijgen met minder elektronische afstoting.

Referenties

1. Orbitale hybridisatie. Opgehaald van.Wikipedia.borg
2. Fox, m. NAAR., En Whitsell, j. K. (2004). Organische chemie. Hersteld uit boeken.Google.co.gaan
3. Carey, f. NAAR., en Sundberg, r. J. (2000). Geavanceerde organische chemie: deel A: structuur en mechanismen. Hersteld uit boeken.Google.co.gaan
4. Anslyn, E. V., En Dougherty, D. NAAR. (2006). Moderne fysieke organische chemie. Hersteld uit boeken.Google.co.gaan
5. Mathur, r. B.; Singh, B. P., En Panda, s. (2016). Koolstof nanomaterialen: synthese, structuur, eigenschappen en toepassingen. Hersteld uit boeken.Google.co.gaan