Химия
Уроки по Химии
Все предметы
ВНО 2016
Конспекты уроков
Опорные конспекты
Учебники PDF
Учебники онлайн
Библиотека PDF
Словари
Справочник школьника
Мастер-класс для школьника

ХИМИЯ - Комплексная подготовка к внешнему независимому оцениванию

РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

 

3. Химическая связь

3.4. Гибридизация электронных орбиталей

Во время образования молекул с ковалентным полярным связью в некоторых атомов происходит характерное явление, которое называют гибридизацией электронных орбиталей - преобразования электронных орбиталей различного вида (s, р)1 на одинаковые по форме и энергией гибридные орбитали.

sp3-гибридизация - смешение одной sи трех p-орбиталей

Образуется четыре гибридные орбитали, которые направлены в пространстве к вершинам тетраэдра*

sp2-гибридизация - смешение одной s -и двух p-орбиталей

Образуются три гибридные орбитали, которые размещаются в одной плоскости под углом 120°. Одна негібридизована р-орбиталь размещается перпендикулярно к этой плоскости**

sp-гибридизация - смешение одной s -и одной р-орбитали

Образуются две гибридные орбитали, которые размещаются под углом 180° по одной линии. Две негібридизовані р-орбитали располагаются перпендикулярно друг к другу и к этой оси**

* В зависимости от того, сколько гібридизованих орбиталей участвует в связи, форма молекулы может несколько отличаться от правильной тетраедричної формы. Так, валентный угол связей Н-О-Н в молекуле воды составляет 104,5° (остается две неподілені пары электронов), а связи H-N-H в молекуле аммиака - 107,3° (остается одна неразделенная пара электронов). В результате такого взаимодействия электронных облаков смещается (относительно центра молекулы) и центр Отрицательного электрического заряда. Таким образом полярность молекулы (кроме электроотрицательности элементов, образующих связь) зависит и от наличия поделенных электронных пар.

** Негібридизовані p-орбитали на рисунке не указаны.

В состоянии возбуждения находится атом Углерода в органических соединениях (sp, sp2 и sp3-гибридизация), атом Кислорода - при образовании молекулы воды (sp3-гибридизация) и других молекул, Азота - при образовании молекулы аммиака (sг3-гибридизация), Бериллия - при образовании молекулы бериллий флуориду (sр-гибридизация), Бора - при образовании молекулы бор флуориду (sp2-гибридизация) и т.п.

Состояние возбуждения атома, который предшествует гибридизации, требует затрат энергии, которые компенсируются более полным перекрыванием электронных облаков и образованием более прочного связи. Итак, в результате общая энергия системы уменьшается.

Количество образованных орбиталей соответствует количеству орбиталей, которые превращались (смешивались). В смешивании может участвовать любое количество электронов.

Согласно теории отталкивания электронных пар, облака электронов внешней оболочки атома отталкиваются друг от друга и размещаются так, чтобы уменьшить это отталкивание. Следовательно, углы электронных орбиталей (и обычных, и гібридизованих) и соответственно геометрия молекул - это результат взаимодействия электростатических сил.

Если между двумя атомами образуется только одна общая ковалентная пара, то такая ковалентная связь называют одинарным (проще). Одинарные связи всегда является сигма-связями.

__________________________________________________________

1 Гибридизация характерна и для d-элементов (в общеобразовательной школе не рассматривают). Важнейшей является sp3d2-гибридизация, когда шесть равноценных гібридизованих орбиталей направлены к вершинам октаэдра.