1.15 Ο δεσμός στο μεθάνιο και ο υβριδισμός τροχιακού
Η δομή του Μεθανίου τετραεδρική γωνίες δεσμού = 109.5 Μήκη δεσμού = 110 pm αλλά η δομή εμφανίζεται ασυνεπής με την ηλεκτρονική διάταξη του άνθρακα
Η ηλεκτρονική διάταξη του άνθρακα 2p Μόνο τα δυο ασύζευκτα ηλεκτρόνια θα πρέπει να σχηματίσουν σ δεσμούς με μόνο δυο άτομα υδρογόνου 2s Οι δεσμοί θα πρέπει να ευρίσκονται σε ορθές γωνίες μεταξύ τους.
υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s
υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p 2p 2s Αρχικά 2s Τελικά
υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p Αναμιγύονται μαζί (υβριδοποιούνται) το 2s τροχιακό και τα τρία 2p τροχιακά 2s
υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p 2 sp 3 4 ισοδύναμα ημιπληρωμένα τροχιακά είναι σύμφωνα με τους τέσσερεις δεσμούς και την τετραεδρική γεωμετρία 2s
Σχήματα των τροχιακών p s
Κομβικές ιδιότητες των τροχιακών p + s + Το επίπεδο που διέρχεται μεταξύ των δυο λοβών ενός τροχιακού p βρίσκεται σε μια περιοχή μηδενικής πυκνότητας ηλεκτρονίων. Μια τέτοια περιοχή μηδενικής ηλεκτρονικής πυκνότητας καλείται κόμβος, και το επίπεδο ονομάζεται κομβικό επίπεδο.
Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 p + λάβετε το s τροχιακό και τοποθετείστέ το στο πάνω μέρος του p τροχιακού s +
Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 s + p + + ενισχυτική συμβολή του ηλεκτρονιακού κύματος σε περιοχές όπου το πρόσημο είναι το ίδιο καταστροφική συμβολή σε περιοχές αντιθέτου προσήμου
Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 Το υβρίδιο sp + Το εμφανιζόμενο τροχιακό είναι το υβρίδιο sp. Με ανάλογη διαδικασία χρησιμοποιώντας τρία p τροχιακά και ένα s τροχιακό λαμβάνεται υβρίδιο sp 3. Το σχήμα του υβριδίου sp 3 είναι παρόμοιο με του υβριδίου sp.
Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 Υβρίδιο sp + Το υβριδικό τροχιακό δεν είναι συμμετρικό. Η μεγαλύτερη πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου στο ένα άκρο του πυρήνα παρά στο άλλο οδηγεί σε ισχυρότερους δεσμούς.
Ο σ δεσμός C H στο μεθάνιο Η αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου 1s τροχιακού του υδρογόνου με ένα ημιπληρωμένο υβριδικό τροχιακό sp 3 του άνθρακα: s + H + C sp 3 δίνει ένα σ δεσμό. H C σ H + C
Η δικαιολόγηση του υβριδισμού τροχιακού Συνεπής με τη δομή του μεθανίου Επιτρέπει τον σχηματισμό 4 δεσμών αντί 2 Οι δεσμοί που περιλαμβάνουν υβριδικά τροχιακά sp 3 είναι ισχυρότεροι από εκείνους που περιλαμβάνουν αλληλεπικάλυψη s-s ή p-p
1.16 Υβριδισμός sp 3 και δεσμός στο Αιθάνιο
Δομή του αιθανίου C 2 H 6 CH 3 CH 3 Τετραεδρική γεωμετρία σε κάθε άνθρακα Μήκος δεσμού C H = 110 pm Μήκος δεσμού C C = 153 pm
Ο σ δεσµός C C στο Αιθάνιο Αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου sp 3 υβριδικού τροχιακού του ενός άνθρακα με το ημιπληρωμένο sp 3 υβριδικό τροχιακό του άλλου. Η αλληλεπικάλυψη γίνεται κατά μήκος του διαπυρηνικού άξονα για να δώσει ένα σ δεσμό.
Ο σ δεσµός C C στο Αιθάνιο Αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου sp 3 υβριδικού τροχιακού του ενός άνθρακα με το ημιπληρωμένο sp 3 υβριδικό τροχιακό του άλλου. Η αλληλεπικάλυψη γίνεται κατά μήκος του διαπυρηνικού άξονα για να δώσει έναν σ δεσμό.
1.17 Υβριδισμός sp 2 και δεσμός στο αιθυλένιο
Δομή του αιθυλενίου C 2 H 4 H 2 C=CH 2 Επίπεδο μόριο Γωνίες δεσμών: περίπου 120 Μήκη δεσμών: C H = 110 pm C=C = 134 pm
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p 2p 2s 2s Αρχικά Τελικά
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 Αναμιγύονται μαζί (υβριδίζονται) το 2s τροχιακό και τα δυο από τα τρία 2p τροχιακά 2p 2s
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p 2 sp 2 Προκύπτουν 3 ισοδύναμα ημιπληρωμένα sp 2 υβριδικά τροχιακά και 1 p τροχιακό που απομένει μη υβριδισμένο 2s
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 p 2 sp 2 Τα 2 από τα τρία sp 2 τροχιακά συμμετέχουν σε σ δεσμούς με τα υδρογόνα το άλλο συμμετέχει σε ένα σ δεσμό με τον άνθρακα. Τα τρία τροχιακά sp 2 ευρίσκονται σε ένα επίπεδο, σχηματίζοντας γωνίες 120 μεταξύ τους, και τα απομένοντα τροχιακά p είναι κάθετα στο επίπεδο των sp 2.
Υβριδισμός τροχιακού sp 2 p σ σ 2 sp 2 σ σ σ Σχηματισμός ενός σ δεσμού C-C από αλληλεπικάλυψη sp 2 -sp 2 Σχηματισμός τεσσάρων σ δεσμών C-H από αλληλεπικάλυψη ενός s ατομικού τροχιακού του κάθε H με ένα υβριδικό τροχιακό sp 2 του κάθε C, δηλαδή τέσσερεις αλληλεπικαλύψεις τροχιακών s-sp 2.
Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο p 2 sp 2 Τα μη υβριδισμένα p τροχιακά του κάθε άνθρακα πλησιάζουν μεταξύ τους διαθέτοντας τα απαραίτητα γεωμετρικά χαρακτηριστικά για μια πλευρική επικαλυψη, οπότε σχηματίζεται ο δεσμός p.
Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο Ημιπληρωμένο τροχιακό p 2 sp 2 Κάθε άνθρακας έχει ένα μη υβριδισμένο 2p τροχιακό Ο άξονας του τροχιακού είναι κάθετος προς το επίπεδο των σ δεσμών
Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο p Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο 2 sp 2 Πλευρική επικαλυψη του ημιπληρωμένου τροχιακού δίνει ένα π δεσμό. Ο συνδυασμός ενός σ δεσμού sp 2 -sp 2 και ενός π δεσμού 2p-2p έχει ως αποτέλεσμα τη συμμετοχή τεσσάρων ηλεκτρονίων και το σχηματισμό ενός διπλού δεσμού C=C.
1.18 Ο υβριδισμός sp και ο δεσμός στο ακετυλένιο
Η δομή του ακετυλενίου C 2 H 2 HC CH Γραμμική δομή Γωνίες δεσμού: H C C = 180 Μήκη δεσμού: C H = 106 pm = 1.06 Å C C = 120 pm = 1.20 Å
Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s
Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2p 2p 2s 2s
Ο υβριδισμός τροχιακού sp Αναμιγνύονται μαζί (υβριδίζονται) το 2s τροχιακό και ένα από τα τρία 2p τροχιακά 2p 2s
Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2 p 2p 2 sp 2 ισοδύναμα ημιπληρωμένα sp υβριδικά τροχιακά συν 2 p ατομικά τροχιακά μη υβριδισμένα 2s
Ο υβριδισμός τροχιακού sp Επομένως κάθε ένας από τους δυο άνθρακες του Ακετυλενίου διαθέτει δυο υβριδικά τροχιακά sp: 2 p 2 sp Το ένα από αυτά συμμετέχει σε έναν σ δεσμό με το υδρογόνο το άλλο συμμετέχει σε έναν σ δεσμό με τον άνθρακα
Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2 p σ σ 2 sp σ
Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p Τα μη υβριδισμένα p τροχιακά του άνθρακα εμπλέκονται σε ξεχωριστούς π δεσμούς με τον άλλο άνθρακα. 2 sp
Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp Ένας π δεσμός περιλαμβάνει ένα από τα p τροχιακά του κάθε άνθρακα Υπάρχει ένας δεύτερος π δεσμός κάθετος προς αυτόν εδώ
Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp
Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός p δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp
1.19 Ποιά θεωρία χημικού δεσμού είναι η άριστη;
Lewis Τρία μοντέλα Το πλέον οικείο το ευκολότερο να εφαρμοστεί Δεσμού σθένους (Υβριδισμός τροχιακού) Παρέχει καλύτερη εικόνα από το μοντέλο του Lewis Η ικανότητα να συνδέει δομή και δραστικότητα με τον υβριδισμό εμφανίζεται στη πράξη. Μοριακού τροχιακού Ενδεχομένως η πλέον ισχυρή μέθοδος αλλά η πλέον θεωρητική Απαιτεί μεγάλη εμπειρία για να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά