Гібридизація орбіталей

Чотири sp³ орбіталі

Три sp² орбіталі

Гібридиза́ція орбіта́лей — суперпозиція різних, але близьких за енергією орбіталей даного атома, з виникненням того ж числа нових гібридних орбіталей схожої форми та виразної просторової спрямованості. Ці гібридні орбіталі переводяться одна в одну перетвореннями певної точкової групи симетрії.

Загальний опис

Гібридизація атомних орбіталей відбувається при виникненні ковалентних зв'язків між атомами.

Гiбpидна орбiталь — атомна орбiталь, отримана змішуванням двох чи більше атомних орбіталей атома з рiзними значеннями орбiтального квантового числа, має виражене спрямування. Наявністю цих орбіталей пояснюється геометрія переважної більшості органічних та неорганічних молекул. Відомі такі їх типи:

• sp-гібридні орбіталі — вони утворені змішуванням однієї s та однієї р атомних орбіталей, кут між такими орбіталями складає 180°, утворюють лінійну структуру;
• sp² гібридні орбіталі — вони утворені змішуванням однієї s та двох p атомних орбіталей, кут між ними складає 120°, утворюють тригональну плоску структуру;
• sp³ гібридні орбіталі — вони утворені змішуванням однієї s та трьох p атомних орбіталей, кут між ними складає 109°, утворюють тетрагональну структуру;
• sp³d² гібридні орбіталі — вони утворені змішуванням однієї s, трьох p та двох d атомних орбіталей, утворюють октаедральну структуру;
• sp³d гібридні орбіталі — вони утворені змішуванням однієї s, трьох p та однієї d атомних орбіталей, утворюють плоску квадратну структуру.
• тетpаедpальна гiбpидна орбiталь — одна з чотирьох атомних sp³-гiбридних орбiталей, утворених з атомної орбiталi s і трьох атомних р орбiталей, що мають мiж собою кут 109,5°, напр., у молекулi метану.

Опис окремих типів гібридизації орбіталей

При гібридизації s- і p-орбіталей, розрізняють такі основні типи:

sp³-гібридизація

відбувається при змішуванні однієї s- і трьох p-орбіталей. Виникає чотири однакові орбіталі, розташовані одна щодо іншої під кутами тетраедрів 109°28’. Прикладом sp³-гібридизації є молекула метану, або кристалічна ґратка типу алмазу (кремній, германій, арсенід галію).

sp²-гібридизація

відбувається при змішуванні однієї s- і двох p-орбіталей. Утворюється три гібридні орбіталі з осями, розташованими в одній площині і направленими до вершин правильного трикутника під кутом 120°. Негібридна p-атомна орбіталь перпендикулярна площині і, як правило, бере участь в утворенні π-зв'язків. Прикладом sp²-гібридизації є молекула бензолу, ненасичені полімери, графіт.

sp-гібридизація

відбувається при змішуванні однієї s- і однієї p-орбіталей. Утворюється дві рівноцінні sp-гібридні орбіталі, розташовані лінійно (під кутом 180°) і направлені в різні боки від ядра атома. Дві інші негібридні p-орбіталі розташовуються у взаємно перпендикулярних площинах. Приклад sp-гібридизації дає молекула ацетилену та ланцюжок карбіну.

Ці основні типи гібридизації є лише наближеним якісним уявленням. Для конкретної молекули чи конкретного кристала співвідношення між атомними орбіталями в складі молекулярних орбіталей та кути між хімічними зв'язками визначаються конкретними квантово-хімічними розрахунками та симетрією хімічних структур.

Джерела

• Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — Видання 3-тє, стереотипне. — Львів : Центр Європи, 2006. — С. 45-50. — ISBN 966-7022-19-6.
• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0.

Це незавершена стаття з хімії. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.