Wat is de orbitale hybridisatietheorie? + Voorbeeld

Wat is de orbitale hybridisatietheorie? + Voorbeeld
Anonim

Orbitale hybridisatie is het concept van het mengen van atomaire orbitalen om nieuw te vormen hybride orbitalen. Deze nieuwe orbitalen hebben verschillende energieën, vormen, etc. dan de oorspronkelijke atoomorbitalen. De nieuwe orbitalen kunnen elkaar dan overlappen om chemische bindingen te vormen.

Een voorbeeld is de hybridisatie van het koolstofatoom in methaan, CH. We weten dat alle vier de C-H-bindingen in methaan equivalent zijn. Ze wijzen naar de hoeken van een gewone tetraëder met bindingshoeken van 109,5 °.

De koolstof moet dus vier orbitalen hebben met de juiste symmetrie om te binden aan de vier waterstofatomen.

De grondtoestandconfiguratie van een koolstofatoom is # 1s ^ 2 2s ^ 2 2p_x2p_y #.

We kunnen deze configuratie aan de linkerkant van het diagram hierboven zien.

Het koolstofatoom kan de twee enkel bezette p-orbitalen gebruiken om twee covalente bindingen met twee waterstofatomen te vormen, resulterend in · CH ·. Dit is geen methaan.

Het koolstofatoom kan ook een elektron van de 2s-orbitaal naar de lege 2p-orbitaal prikkelen, zoals in de stippellijn hierboven. Dit geeft vier alleen bezette orbitalen.

De C-H-bindingen gevormd door overlapping met de drie 2p orbitalen zouden verbindingshoeken van 90 ° hebben. De C-H-binding gevormd door overlapping met de 2s-orbitaal bevindt zich onder een andere hoek. Dit is niet de structuur van methaan.

Als de 2s en de 2p orbitalen wiskundig worden gemengd ("gehybridiseerd"), krijgen we vier nieuwe equivalente sp³-orbitalen. De wiskunde voorspelt dat de verbindingshoeken 109,5 ° zijn - precies wat we in methaan zien.

De energie die vrijkomt bij de vorming van vier bindingen compenseert overmatig voor de benodigde excitatie-energie. Aldus wordt de vorming van vier C-H-bindingen energetisch begunstigd.

Ik hoop dat dit helpt.