Hybrydyzacja orbitali atomowych
Transcript of Hybrydyzacja orbitali atomowych
Hybrydyzacja orbitali atomowychHybrydyzacja orbitali atomowych
łac. łac. hybridahybrida –– mieszaniec, mieszaniec, Kojarzenie płciowe osobników Kojarzenie płciowe osobników
odmiennych ras, gatunków, rodzajówodmiennych ras, gatunków, rodzajów
•• ma zastosowanie wyma zastosowanie wy łąłącznie do atomcznie do atom óów w czw w cz ąąsteczkachsteczkach
•• liczbaliczba hybrhybr yyd = d = liczba orbitali atomowych zuliczba orbitali atomowych zu ŜŜytych do ich ytych do ich utworzeniautworzenia
•• orbitale orbitale zhybrydyzowanezhybrydyzowane majmająą inninn ąą energienergi ęę i ksztai kszta łłt nit ni ŜŜ orbitale orbitale atomowe z ktatomowe z kt óórych powstarych powsta łłyy
•• hhybrybr yyddyzacjayzacja wymaga dodatkowej energii, energia ta jest wymaga dodatkowej energii, energia ta jest oddawana po utworzeniu wioddawana po utworzeniu wi ąązania.zania.
HybrydyzacjaHybrydyzacjaz orbitali atomowych tworzymy takie kombinacje lini owe, które z orbitali atomowych tworzymy takie kombinacje lini owe, które lepiej nadawałyby si ę do opisu poszczególnych wi ązań.lepiej nadawałyby si ę do opisu poszczególnych wi ązań.
Hybrydyzacja spPojedynczy orbital s nakłada si ę z orbitalem p
h1 = s + p x h2 = s - p x
Experimental AFM image of a single atom
F. J. Giessibl, S. Hembacher, H. Bielefeldt, J. Mannhart, Science 289, 422 (2000)
+s p
sp
sp
Orbitale Orbitale zhybrydyzowanezhybrydyzowane
•Hybrydy powstaj ą w wyniku mieszania si ę orbitali o porównywalnej energii .
•Liczba hybryd jest równa liczbie orbitali atomowych uŜytych do ich utworzenia
2s
+
2px=
Node shiftedoff x=0 plane.
Bonding Direction
BeH H
obszar nakładania się orbitali
Cząsteczka BeH 2(Be 1s 22s2, H 1s1)
2s2s ++ 2p2p == spsp hybrydhybryd
Cząsteczka C2H2
Cząsteczka C2H2
•C* 1s2 2s1 2px1 2py
1 2pz1
• hybrydyzacja sp
Tworzenie wiązania π w C2H2
Wiązanie jest liniowe (kąt 180 o)
Hybrydyzacja sp2 ( 1 orbital s i dwa orbitale p)
Przykładem związku posiadającego tego typu hybrydyzację jest BH3.
Tworzenie si ę hybrydTworzenie si ę hybryd
h1 = s + √√√√2pxh2 = s -√√√√1/2px + √√√√3/2pyh3 = s -√√√√1/2px - √√√√3/2py
Hybrydyzacja sp 2 w zapisie energetycznym dla cz ąsteczki BH 3
C CH
H H
H
sp2 – C2H4
•C* 1s2 2s1 2px1 2py
1 2pz1
• sp2
C2H4
C2H4
C2H4
Nakładanie si ę Nakładanie si ę zhybrydyzowanychzhybrydyzowanych orbitali (hybrydyzacja sporbitali (hybrydyzacja sp 22))centralnego atomu tlenu z orbitalami centralnego atomu tlenu z orbitalami 2p2p skrajnych atomów tlenuskrajnych atomów tlenu
w cząsteczce Ow cząsteczce O 33
Nakładanie si ę orbitali Nakładanie si ę orbitali 2p2pzz atomów tlenu w cz ąsteczce Oatomów tlenu w cz ąsteczce O 33
O3
http://earthobservatory.nasa.gov
Tworzenie hybryd sp 3
poziomy energetyczne atomu w ęgla, promocja elektronu 2s, hybrydyzacja
promocja hybrydyzacja
spsp 33
Cząsteczka CHCząsteczka CH 44
Przykład hybrydyzacji sp 3 w NH3
N: He, 2sN: He, 2s 22pp33spsp 33
He, tHe, t1122, t, t22
11, t, t3311, t, t44
11
5e = 5e = 5e5e
(1+3)(1+3)ΨΨΨΨΨΨΨΨ = 4t= 4t
Przestrzenne rozmieszczenie wi ązań Przestrzenne rozmieszczenie wi ązań i wolnej pary elektronoweji wolnej pary elektronowej
w w cząsteczecząstecze NHNH33
poziomy energetyczne atomu tlenu i ich hybrydyzacja sppoziomy energetyczne atomu tlenu i ich hybrydyzacja sp 33
hybrydyzacja
Przestrzenne rozmieszczenie wi ązań i wolnych par elektronowychPrzestrzenne rozmieszczenie wi ązań i wolnych par elektronowychw w cząsteczecząstecze HH22OO
O: He, 2sO: He, 2s 22pp44spsp 33
He, tHe, t1111, t, t22
11, t, t3322, t, t44
22
6e = 6e = 6e6e
(1+3)(1+3)ΨΨΨΨΨΨΨΨ = 4t= 4t
Hybrydyzacja sp3d
Przykłady cząsteczek:
Cl5
F4
lF3
Hybrydyzacja sp3d2
przykłady SF6, BrF5, XeF4
sp3
sp2 C=Osp C≡N ligand
d2sp3 Co
sp3 SO4
WitaminaB12
Przestrzenne rozmieszczenie wi ązań chemicznych tworzonychPrzestrzenne rozmieszczenie wi ązań chemicznych tworzonychprzez orbitale przez orbitale zhybrydyzowanezhybrydyzowane