Carbon hybridisering: hva den består av, typer og deres egenskaper
Hybridiseringen av karbon involverer kombinasjonen av to rene atomorbitaler for å danne et nytt "hybrid" molekylært orbitalt med sine egne egenskaper. Begrepet atombølge gir en bedre forklaring enn det forrige banebegrepet, for å etablere en tilnærming av hvor det er større sannsynlighet for å finne en elektron inne i et atom.
På annen måte er et atomorbital representasjon av kvantemekanikk for å gi en ide om posisjonen til et elektron eller et par elektroner i et bestemt område innenfor atomet, hvor hvert orbitalt er definert i henhold til verdiene av tallene quantum.
Kvantumtal beskriver tilstanden til et system (som for elektronen inne i atomet) ved et bestemt øyeblikk ved hjelp av energien som tilhører elektronen (n), den vinkelmoment som beskrives i bevegelsen (l), det magnetiske øyeblikk relatert (m) og elektronens spinn mens du beveger deg inne i atomene / atomene.
Disse parametrene er unike for hver elektron i en orbital, så to elektroner kan ikke ha nøyaktig samme verdier av de fire kvante tallene, og hver orbitale kan maksimalt okkupert av to elektroner.
Hva er hybridisering av karbon?
For å beskrive hybridisering av karbon må det tas hensyn til at egenskapene til hvert orbitalt (dets form, energi, størrelse, etc.) er avhengig av den elektroniske konfigurasjonen av hvert atom.
Det vil si at egenskapene til hvert orbitalt avhenger av arrangementet av elektronene i hvert "lag" eller nivå: fra nærmeste kjerne til ytterste, også kjent som valensskallet.
Elektronene på ytre nivå er de eneste som er tilgjengelige for å danne et bånd. Når en kjemisk binding dannes mellom to atomer, dannes derfor overlappingen eller overlappingen av to orbitaler (ett av hvert atom), og dette er nært knyttet til molekylernes geometri.
Som nevnt ovenfor kan hvert orbital fylles med maksimalt to elektroner, men Aufbau-prinsippet må følges, hvorved orbitaler fylles i henhold til deres energinivå (fra laveste til høyeste), som viser under:
På denne måten blir først nivå 1 s fylt, deretter 2 s, etterfulgt av 2 p og så videre, avhengig av hvor mange elektroner atom eller ion har.
Således er hybridisering et fenomen som tilsvarer molekyler, siden hvert atom kan gi bare rene atomorbitaler ( s, p, d, f ) og, på grunn av kombinasjonen av to eller flere atomorbitaler, den samme mengde av hybrid orbitaler som tillater koblinger mellom elementer.
Hovedtyper
Atomiske orbitaler har forskjellige former og romlige orienteringer, noe som øker i kompleksitet, som vist nedenfor:
Det er observert at det kun er en type orbital s (sfærisk form), tre typer p orbital (lobular form, hvor hver lobe er orientert på en romlig akse), fem typer d orbitale og syv typer f orbitale hvor hver type Orbital har nøyaktig samme energi som sin klasse.
Karbonatomet i jordtilstanden har seks elektroner, hvis konfigurasjon er 1 s 22 s 22 p 2. Det vil si at de burde oppta nivå 1 s (to elektroner), 2 s (to elektroner) og delvis 2p (elektronene). to gjenværende elektroner) i henhold til Aufbau-prinsippet.
Dette betyr at karbonatomet bare har to upparerte elektroner i 2- p- orbitalen, men på denne måten er det ikke mulig å forklare dannelsen eller geometrien av metanmolekylet (CH 4 ) eller andre mer komplekse.
For å danne disse koblingene trenger du hybridiseringen av s- og p- orbitalene (i tilfelle karbon), for å generere nye hybrid-orbitaler som forklarer til og med de dobbelte og triple bindingene, hvor elektronene får den mest stabile konfigurasjonen for dannelsen av molekylene.
Hybridisering sp3
Sp3-hybridiseringen består i dannelsen av fire "hybrid" orbitaler fra de rene 2s, 2p x, 2p og og 2p z orbitaler.
Således har vi omplasseringen av elektronene på nivå 2, hvor det er fire elektroner tilgjengelig for dannelsen av fire bindinger, og de bestilles parallelt med mindre energi (større stabilitet).
Et eksempel er etylenes molekyl (C2H4), hvis bindinger danner vinkler på 120 ° mellom atomene og gir en flat trigonal geometri.
I dette tilfellet genereres enkle CH- og CC-bindinger (på grunn av sp 2-orbitaler) og en dobbelt CC-binding (på grunn av p- orbitalen) for å danne det mest stabile molekylet.
Hybridisering sp2
Gjennom sp2-hybridiseringen genereres tre "hybrid" orbitaler fra de rene 2-orbitale og tre rene 2p-orbitaler. I tillegg oppnås en ren p-orbit som deltar i dannelsen av et dobbeltbinding (kalt pi: "π").
Et eksempel er etylenes molekyl (C2H4), hvis bindinger danner vinkler på 120 ° mellom atomene og gir en flat trigonal geometri. I dette tilfellet genereres enkle CH- og CC-bindinger (på grunn av sp2-orbitalene) og en dobbelt CC-binding (på grunn av p-orbitalen) for å danne det mest stabile molekylet.
Ved sp hybridisering etableres to "hybrid" orbitaler fra de rene 2s-orbitale og tre rene 2p-orbitaler. På den måten dannes to rene p-orbitaler som deltar i dannelsen av en trippelbinding.
For denne typen hybridisering presenteres acetylenmolekylet (C2H2) som et eksempel, hvis bindinger danner 180 ° vinkler mellom atomene og gir en lineær geometri.
For denne strukturen er det enkle CH- og CC-koblinger (på grunn av sp orbitals) og en trippel CC-kobling (det vil si to pi-koblinger på grunn av p-orbitalene) for å oppnå konfigurasjonen med minst elektronisk avstøtning.
