Structura spațială a moleculelor depinde de orientarea spațială a suprapunerii norii de electroni de numărul de atomi din moleculă și de numărul de perechi de electroni de legături datorate electronilor neparticipați. Există mai multe tipuri de comunicare. Se numește legătura formată de suprapunerea orbitalilor atomici de-a lungul unei linii care leagă nucleele atomilor care interacționează # 963; - conectare. bond Sigma pot apărea atunci când se suprapun s-orbitali, s și p orbitali, d-orbitali, precum și d și s-Orbitali, d și p-orbitali și f-orbitali cu altele și alte orbitali. Legătura sigma acoperă de obicei doi atomi și nu se extinde dincolo de ele, de aceea este o legătură localizată în două centre. Ea are o simetrie axială, iar cei doi atomi poate fi rotit de-a lungul liniei de comunicație, adică, că o linie imaginară care trece prin miezul de atomi legați chimic. Aceasta elimină posibilitatea formării izomerilor spațiale.
După formarea între doi atomi Pentru norii de electroni rămași de aceeași formă și cu același număr cuantum principal, există posibilitatea unei suprapuneri laterale de fiecare parte a liniei de comunicație prin care trece un plan nodal în acest caz. Legătura formată de suprapunerea orbitalilor atomici pe ambele laturi ale liniei care unește nucleele atomilor (suprapunerea laterală) se numește o legătură p. O legătură p poate fi formată prin suprapunerea orbitalelor p și p, a orbitalilor p și d, orbitalilor d și d și f și p-. f și orbitale f.
Se numește conexiunea formată de suprapunerea d-orbitalelor de către toți cei patru lobi # 948; - conexiune (conexiune delta). În consecință, s-elementele se pot forma numai # 963; - conectare; elemente p - # 963; și p-link-uri, elemente d - # 948;, p și # 963; - conexiuni și elemente f - # 948; -, p-, - și comunicații și mai complexe. În legătură cu o suprapunere mai mică a orbitalilor atomici, forța p- și # 948; - conexiuni mai mici decât # 963; - conexiuni.
Atunci când se impune o cuplare p - Se formează o legătură dublă. de exemplu, în molecule de oxigen (O = O), etilenă (CH2 = CH2), dioxid de carbon (0 = C = 0). Deși energia p-bond este mai mică decât energia , Dar energia totală a legăturii duble este mai mare decât energia de legătură unică, iar lungimea dublei legături este mai mică decât lungimea legăturii simple.
Când două legături p sunt suprapuse - Există o legătură triplă. de exemplu, în molecule de azot (N ≡ N) și acetilenă (CH ≡ CH). Energia legăturii triple este mai mare, iar lungimea legăturii este mai mică decât energia și lungimea legăturilor simple și duble. Numărul de legături dintre atomi se numește multiplicitatea legăturii. Fiecare conexiune multiplă conține întotdeauna numai una # 963; - conectare. Număr de Conexiunile, care formează un atom central în molecule complexe sau ioni, determină pentru el valoarea numărului de coordonare. De exemplu, în molecula NH3 și ionul NH4 + pentru un atom de azot, acesta este de trei și, respectiv, patru.
formare Obligațiunile fixează poziția spațială a atomilor relativ una de alta, deci numărul - conexiunile și unghiurile dintre liniile de comunicare, care se numesc legături de valență, determină configurația geometrică spațială a moleculelor și a ionilor complexi, care se reflectă în modelele corespunzătoare.
Legăturile formate de atom din cauza orbitalilor cu valori diferite ale numărului cuantal orbital ar trebui să fie inegale din punct de vedere energetic, ceea ce, totuși, nu este confirmat prin experiment. Contradicția este eliminată de ideea de hibridizare propusă de L. Pauling (1901). Hibridizarea este formarea unor orbite identice în energie și de formă ale unui atom, ca urmare a adăugării unor energii și forme diferite de orbite la excitarea acestui atom. În acest caz, orbitele de diferite simetrii sunt amestecate și se duc în orbite atomice hibride de aceeași formă și energie medie egală, ceea ce asigură echivalența legăturilor formate de ele.
Posibilitatea de hibridizare este determinată de trei condiții:
1) O mică diferență în energia orbitalilor atomici inițiale, cu creșterea acestei diferențe, stabilitatea stării lor hibride și forța legăturilor formate de ele scad.
2) Densitatea suficientă a norii electrodului, care este determinată de valoarea numărului principal cuantic.
3) Un grad suficient de suprapunere a orbitalilor atomici cu ogitalii altor atomi în formarea legăturilor, care fixează starea hibridă și o face mai stabilă.
Numărul orbitalilor hibrizi este egal cu numărul de orbitale inițiale. Când se amestecă s și p-orbitale, se formează două orbitale sp-hibride. unghiul dintre axele cărora este de 180 °.
Două orbite sp pot forma două s-legături (BeH2, ZnCl2). Două alte legături s-pot forma dacă electronii (acetilen C2H2) sunt localizați pe două p-orbite care nu participă la hibridizare. Moleculele în care apare hibridizarea sp sunt geometrice geometrice.
Când se amestecă s- și două p-orbitale, se formează trei orbite sp2-hibride. unghiul dintre axele cărora este egal cu 120 °.
Trei sp2-orbitale pot forma trei s-legături (BF3, AlCl3). O altă legătură (s-bond) poate fi formată dacă un electron (etilen C2H4) este localizat pe orbitele p care nu participă la hibridizare. Moleculele în care apare hibridizarea sp2 sunt geometrii plane.
Atunci când se amestecă s și trei p-orbitale, există patru orbite orbitale. unghiul dintre axe este de 109 ° 28 '. Moleculele în care se realizează hibridizarea sp3 au o geometrie tetraedrică (CH4, NH3).
Forma orbitalilor atomici hibrizi diferă de forma celor inițiale. Într-un orbital atomic hibrid, densitatea electronică schimbă o parte a nucleului, astfel încât atunci când interacționează cu orbita atomică a altui atom, se produce suprapunerea maximă, ceea ce duce la o creștere a energiei de legare. Această creștere a energiei obligatorii compensează energia necesară pentru a forma un orbital hibrid. Ca rezultat, legăturile chimice formate de orbitele hibride sunt mai puternice, iar molecula rezultată este mai stabilă.
Configurația geometrică a moleculelor este determinată complet de tipul orbitalilor hibrizi ai atomului central numai dacă toate orbitele atomice hibride participă la formarea legăturilor. Dacă cel puțin una dintre ele rămâne o pereche de electroni neparticipată, atunci configurația determinată de tipul de hibridizare nu este pe deplin realizată (Tabelul 2).
configurație lineară au molecule formate de atomi sau doi (independent de tipul de hibridizare, de exemplu, bromură de potasiu), sau atomul central al care are sp hibridizare (ZnCl2. BeF2). Unghiul dintre legături în acest caz este de 180 °.
Configurație geometrică posibilă
molecule cu sp3-hibridizare
Numărul de perechi singure
Când atomul centrală are doi electroni p nepereche, există sp 2 - sau dp 2 - hibridizare. Cu condiția ca toate orbitali hibride atomice implicate în configurație de legare a moleculei - plane trigonală și unghiul dintre atomii 120 0 (BCI3 AIF3.). Dacă un hibrid orbital nu este implicat în formarea legăturilor (H2S, H2 O), configurația moleculei este neschimbată, iar unghiul dintre legăturile este redus la H2 S și 0. 92 H2O la 105 0, care este asociat cu repulsie singură pereche centrală atom (sulf sau oxigen) din două orbitali hibrid suprapus s-orbitali hidrogen.
Când sp3 participarea hibridizarea patru orbitali atomici hibride în legătură duce la formarea de molecule cu configurație tetraedrice și unghiul dintre legăturile - 109 0 28 ¢ (CH4 CCl4 SiN4 ..). Dacă hibridul formarea legăturii de un orbital nu este implicat, atunci o moleculă în formă de piramidă, cu un unghi trigonala între 0 108 link-uri (NH3).
Tipurile mai complexe de hibridizare conduc la formarea unei configurații spațiale mai complexe a moleculelor. De exemplu, în sulf, este posibilă hibridizarea sp3d2, ceea ce conduce la o configurație octaedrică a moleculelor.
Astfel, structura spațială a moleculelor depinde de tipul de hibridizare a atomului central și de numărul de perechi neparticipate. Formarea legăturilor p stabilizează starea moleculei.
Generarea paginii: 0.003 secunde.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: