Hybridizácia uhlíka zahŕňa kombináciu dvoch čistých atómových orbitálov za vzniku novej molekulárnej okružná "hybrid" so svojimi vlastnými charakteristikami. Pojem atómový orbitál poskytuje lepšie vysvetlenie ako predchádzajúci koncept obežnej dráhy, aby sa zistilo, kde je väčšia pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v atóme.

Inými slovami, atómový orbitál je znázornenie kvantovej mechaniky, ktorá poskytuje predstavu o polohe elektrónu alebo páru elektrónov v určitej oblasti v atóme, kde je každý orbitál definovaný podľa hodnôt svojich čísel. kvantovej.

Kvantové čísla opisujú stav systému (ako je napríklad elektrón v atóme) v určitom okamihu, prostredníctvom energie patriacej elektrónu (n), uhlový moment, ktorý opisuje vo svojom pohybe (l), súvisiaci magnetický moment m) a otáčanie elektrónu počas jeho pohybu v atóme (-och).

Tieto parametre sú jedinečné pre každý elektrón v orbitále, takže dva elektróny nemôžu mať presne rovnaké hodnoty zo štyroch kvantových čísel a každý orbitál môže byť obsadený nanajvýš dvoma elektrónmi.

Čo je to uhlíková hybridizácia?

Pri opise hybridizácie uhlíka sa musí zohľadniť, že vlastnosti každého orbitálu (jeho tvar, energia, veľkosť atď.) Závisia od elektronickej konfigurácie každého atómu.

To znamená, že charakteristiky každého orbitálu závisia od usporiadania elektrónov v každej „škrupine“ alebo úrovni: od najbližšieho k jadru po najvzdialenejší, známy tiež ako valenčný obal.

Elektróny na vonkajšej úrovni sú jediné, ktoré sú k dispozícii na vytvorenie väzby. Preto, keď sa vytvorí chemická väzba medzi dvoma atómami, vytvorí sa prekrývanie alebo superpozícia dvoch orbitálov (jeden z každého atómu), čo úzko súvisí s geometriou molekúl.

Ako už bolo spomenuté, každý orbitál sa môže naplniť maximálne dvoma elektrónmi, ale musí sa dodržiavať Aufbauov princíp, prostredníctvom ktorého sú orbitaly plnené podľa úrovne energie (od najmenšej po najväčšiu), ako je znázornené. ukazuje nižšie:

Týmto spôsobom sa najprv naplní 1 s úroveň, potom 2 s, potom 2 pa atď., V závislosti od toho, koľko elektrónov má atóm alebo ión.

Hybridizácia je jav, ktorý zodpovedá molekulám, pretože každý atóm môže prispievať iba čistými atómovými orbitálmi (s, p, d, f) a vďaka kombinácii dvoch alebo viacerých atómových orbitálov rovnaké množstvo hybridné orbitály, ktoré umožňujú spojenia medzi prvkami.

Hlavné typy

Atómové orbitaly majú rôzne tvary a priestorové orientácie, čo zvyšuje zložitosť, ako je uvedené nižšie:

Poznamenáva sa, že existuje iba jeden typ orbitálu (sférický tvar), tri typy orbitálu (lobulárny tvar, kde každý lalok je orientovaný na priestorovú os), päť typov orbitálu a sedem typov orbitálu, kde každý typ orbitál má presne rovnakú energiu ako energie svojho druhu.

Atóm uhlíka v základnom stave má šesť elektrónov, ktorých konfigurácia je 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. To znamená, že by mali obsadzovať úroveň 1 s (dva elektróny), 2 s (dva elektróny) a čiastočne 2p. (dva zostávajúce elektróny) podľa Aufbauovho princípu.

To znamená, že atóm uhlíka má iba dva nepárové elektróny v 2 p orbital, ale tak, že nie je možné vysvetliť tvorbu alebo geometriu metánu (CH ₄ ), molekuly alebo iné tie zložitejšie.

Aby sa vytvorili tieto väzby, je potrebná hybridizácia s a p orbitálov (v prípade uhlíka), aby sa vytvorili nové hybridné orbitaly, ktoré vysvetľujú aj dvojité a trojité väzby, kde elektróny získajú najstabilnejšiu konfiguráciu na tvorbu molekúl. ,

Sp hybridizácia

SP ³ hybridizácia pozostáva z vytvorenia štyroch "hybridných" orbitalov z čistých 2s, 2p _x , 2p _y a 2p _z orbitály .

Existuje teda preskupenie elektrónov na úrovni 2, kde sú k dispozícii štyri elektróny na vytvorenie štyroch väzieb a sú usporiadané paralelne, aby mali menej energie (väčšia stabilita).

Príkladom je etylén molekula (C ₂ H ₄ ), ktorého väzby tvoria 120 ° uhly medzi atómami a ho rovinný trigonální geometrie.

V tomto prípade, CH a CC jednoduché väzby (vzhľadom k sp ² orbitálov ) a CC dvojitá väzba (vzhľadom k p orbitálnej) sú generované za vzniku najstabilnejšie molekuly.

Sp hybridizácia

Prostredníctvom sp ² hybridizácii , tri "hybridný" orbitalov sú generované z čistých 2s orbitálnej a troch čistých 2p orbitálov. Ďalej sa získa čistý orbitál, ktorý sa podieľa na tvorbe dvojitej väzby (nazývanej pi: "π").

Príkladom je etylén molekula (C ₂ H ₄ ), ktorého väzby tvoria 120 ° uhly medzi atómami a ho rovinný trigonální geometrie. V tomto prípade, CH a CC jednoduché väzby (vzhľadom k sp ² orbitálov ) a CC dvojitá väzba (vzhľadom k p orbitálnej) sú generované pre vytvorenie najstabilnejšie molekuly.