Гибридизация атомных орбиталей - типы и примеры

О строении предельных углеводородов
Особенности образования молекул предельных углеводородов (алканов) объясняются теорией гибридизации. Гомологический ряд метана, отвечающий общей формуле СnН2n+2, характеризуется sp3 гибридизацией.

Углерод в нормальном состоянии имеет следующую электронную конфигурацию: 1s22s22p2 Количество электронов, расположенных на внешнем энергетическом уровне, равно четырем. При сообщении атому дополнительной энергии (если возбудить атом) происходит перекидывание электрона с 2s на 2p подуровень.
Атом углерода (при нагревании) переходит в возбужденное состояние. Схема принимает следующий вид:1s22s12p3. Он имеет четыре неспаренных («свободных») электрона, каждый из которых принимает участие в гибридизации. Образующиеся четыре гибридных облака отталкиваются в пространстве. Перекрывание характеризуется образованием между ними валентного угла 109 ° 28 '. Вершины гибридных облаков перекрываются с s — облаками атомов водорода, образуя одинарную (некратную) связь.

Метан и его гомологи имеют тетраэдрическое пространственное строение (молекулярная кристаллическая решетка). В молекуле алканов присутствуют только одинарные химические связи. Это отражается на химических способностях представителей всей группы органических соединений. Для парафинов не характерны реакции присоединения. Они способны замещать один или более атомов водорода в рамках радикального галогенирования (условием взаимодействия является повышенная температура либо квант света).
В неорганической химии примерами молекул, имеющих тетраэдрическое пространственное строение, являются: аммиак, вода, фосфин.
Отличительные черты строения алкенов
Гомологический ряд этилена, имеющий общую формулу СnН2n, характеризуется sp гибридизацией атома углерода. Алкены имеют треугольное строение, валентный угол составляет 120 °.

Атом углерода, у которого после нагревания, из-за перехода электрона с 2s на 2p энергетический подуровень, в процессе образования связи принимают участие 1s и 2p электроны. Они становятся гибридными, образуя в пространстве треугольник. Вершины полученных гибридных облаков перекрываются с негибридными атомами водорода, образуя одинарную связь. Sp2-гибридизация характерна для представителей всего ряда этилена.
Гомологический ряд алкенов начинается с этилена (этена), имеющего два атома углерода. У каждого из них остается по одному негибридному атому углерода, которые перекрываются друг с другом. Отличительной чертой этого класса органических соединений является наличие не только простых «сигма» связей, но и присутствие двойной «пи» связи.

Именно она объясняет специфические свойства представителей этого гомологического ряда. В отличие от насыщенных углеводородов ряда метана, этилен и его гомологи вступают в реакции электрофильного присоединения. В частности, выделяют следующие качественные реакции на двойную связь:
- обесцвечивание йодной (бромной) воды;
- изменение окраски перманганата калия (марганцовки).
Среди примеров неорганических веществ, имеющих этот тип гибридизации, приведем: хлорид алюминия (AlCl3), фторид бора (BF 3).
Соединения с тройной связью
Ацетилен является первым представителем этого гомологического ряда. В образовании его молекулы принимают участие два гибридных облака: s и p. У каждого атома углерода остается по два негибридных электрона, которые перекрываются по Оу и Оz, образуя две двойных связи. Геометрия алкинов характеризуется линейной структурой.
Валентный угол составляет 180°. Общая формула представителей этого класса углеводородов — СnН2n-2. Помимо реакций присоединения, характерных и для этиленового ряда, несимметричные алкины вступают в реакцию замещения с гидроксидом диаминсеребра. Продуктом взаимодействия является соль.

Образование ароматических веществ
Представители этого класса имеют общую формулу СnН2n-6. Их особенностью является наличие в молекуле единого электронного облака, образуемого 6 негибридными облаками. Бензол считается родоначальником гомологического ряда ароматических углеводородов. Замкнутая формула молекул представителей этого класса объясняется наличием sp2 гибридизации каждого из шести углеродных атомов.

Три гибридных облака используются для образования простой «сигма» связи с соседними атомами, а также с одним облаком водорода. Оставшийся негидридный p -электрон участвует в формировании единой системы (бензольного кольца). Особенности строения объясняют химическую инертность бензола. Этот арен способен вступать в реакции замещения только при жестких условиях.
Вариант расчета геометрии молекулы
Не все знают, как определить тип гибридизации в молекулах неорганических соединений. Для этого можно воспользоваться удобным и простым способом. В качестве первоначальной информации для него используют:
- число атомов, которые непосредственно связаны с центральным элементом;
- основные валентные возможности;
- количество электронов на последнем энергетическом уровне.
Этот способ основывается на методе валентных связей. Он является одним из наиболее простых вариантов предсказания структуры веществ в химии.

Выделяют типичные положения этого способа:
- Любая пара электронов, которая участвует в образовании химической связи, в пространстве располагается в конкретном месте. Плотность кратной связи объединяется в одно целое. Учитывается факт отталкивания электронной плотности.
- С учетом количества общих электронных пар в пространстве расположение характеризуется несколькими способами: линейное, правильный по форме треугольник, тетраэдрический вид, идеальная тригональная бипирамида, октаэдр, пентагональная пирамида.
Суть использования метода Гиллеспи легко пояснить на примере. Главный атом обозначается буквой А. Элемент, связанный с ним, отмечают буквой В. Электронную пару обозначают буквой Е. Если общее количество партнеров основного атома по образованию химической связи — n, а количество неразделенных пар электронов — m.
В таком случае молекулу в развернутом виде относительно центрального атома можно записать как ABnEm (если он многовалентен). При суммировании n и m можно определить первоначальную модель геометрии частицы. Отбрасывая неразделенные электронные пары, можно выделить особенности пространственного строения частицы.
Для больших органических и неорганических молекул этот метод рассматривается по частям. Существуют определенные дополнения к методу Гиллеспи:

- В пространстве облако кратной связи занимает большее место, чем в случае простой «сигма» связи.
- В молекулах с ковалентной полярной связью электронная плотность концентрируется вблизи атома, имеющего большую электроотрицательность (способность принимать электроны от других атомов).
Они дают возможность уточнять геометрию молекул, учитывать возможные отклонения от валентных углов. Пример использования этого метода на нескольких конкретных соединениях представлен ниже.
В частности, для воды общая формула будет иметь вид АВ2Е2. m = (6−2*1)\2=2. Следовательно, исходная молекула уголковая, модель — тетраэдр, валентный угол составляет 109 ° 28 '. Для NH3 (аммиака) m = (5−3*1)\2=3, модель имеет тетраэдрическое строение, молекула является тригональной пирамидой, угол составляет 109 ° 28 '.
Важные моменты в строении вещества
В химии и биологии важно учитывать геометрическое строение соединений, чтобы предсказать их физические и химические свойства, а также особенности воздействия на организм. Гибридизация атомных орбиталей, метод валентных связей, теория Гиллеспи позволяют предугадывать геометрию молекул, учитывать строение при рассмотрении химических свойств соединений, возможных областей их применения. Для определения типа гибридизации и формы частицы составляют электронную формулу основного атома в требуемой степени окисления.
Еще тесты
- Анатомия
- Английский язык
- Астрономия
- Биология
- Литература
- История
- Педсовет
- Естествознание
- Финансы и кредит
- Правоведение
- Товароведение
- Экономика
- Социология
- Маркетинг
- Обществознание
- Культурология
- Математика
- Философия
- Русский язык
- Психология
- Политология
- Делопроизводство
- Бухгалтерия
- ОБЖ
- Орфография
- География
- Биографии
- Физика
- Пунктуация
- Краткие содержания
- Химия
- Менеджмент
- Тест на тему Тест по теме Дыхательная система человека 7 вопросов
- Тест на тему Строение человека - анатомия внутренних органов 7 вопросов
- Тест на тему Гормоны - определение, виды, функции, роль в организме человека 5 вопросов
- Тест на тему Лейкоциты в крови - строение, где образуются и разрушаются, норма содержания 5 вопросов
- Тест на тему Одноклеточные организмы - строение , формы и признаки представителей 8 вопросов
- Тест на тему Бесполое размножение - виды, формы и биологическое значение процесса 9 вопросов
- Тест на тему Синтез АТФ - структура, функции и пути образования аденозинтрифосфорной кислоты 7 вопросов
- Тест на тему Биогеоценоз - определение, структура и свойства 5 вопросов
- Тест на тему Символизм в литературе - основные черты и представители направления 6 вопросов
- Тест на тему "У Лукоморья дуб зеленый" - анализ стихотворения Александра Сергеевича Пушкина 8 вопросов
- Тест на тему Родион Раскольников и Соня Мармеладова - история взаимоотношений в романе Ф. М. Достоевского "Преступление и наказание" 6 вопросов
- Тест на тему Семья Мелеховых в романе М. Шолохова "Тихий дон" 7 вопросов
- Тест на тему Отечественная война 1812 года - причины, основные сражения, итоги 7 вопросов
- Тест на тему Правление Ивана Грозного - внутренняя и внешняя политика 7 вопросов
- Тест на тему Образование СССР - причины, этапы становления, состав, итоги 6 вопросов
- Тест на тему Крещение руси князем Владимиром - причины, история, значение принятия христианства 6 вопросов
- Тест на тему Пищевая цепочка в природе - звенья, схемы и примеры цепей 5 вопросов
- Тест на тему Экологические факторы - классификация, примеры, общие закономерности воздействия 5 вопросов
- Тест на тему Биосфера - определение, состав, свойства, границы 5 вопросов
- Тест на тему Возникновение жизни на земле 6 вопросов
- Тест на тему Права и свободы человека и гражданина 5 вопросов
- Тест на тему Унитарное предприятие - виды, признаки, участники, особенности 7 вопросов
- Тест на тему Формы собственности - типы и виды и их характеристика 7 вопросов
- Тест на тему Предпринимательское право - понятие, принципы, предмет и объект, функции 5 вопросов
- Тест на тему Ликвидность предприятия - определение, виды, формула расчета 7 вопросов
- Тест на тему Процентная ставка - понятие, виды, методы расчета и начисления 5 вопросов
- Тест на тему Финансы - определние, сущность, основные функции, виды 7 вопросов
- Тест на тему Коммерческая деятельность - сущность и содержание 7 вопросов
- Тест на тему Статистическое наблюдение - виды, способы, последовательность этапов 6 вопросов
- Тест на тему Социальный контроль - понятие и функции, формы и методы, значение 5 вопросов
- Тест на тему Анкетирование - правила составления и виды вопросов, оформление результатов 5 вопросов
- Тест на тему Социальная группа — понятие, типы, критерии выделения 8 вопросов
- Тест на тему Деятельность человека - основные виды и характеристики 7 вопросов
- Тест на тему Воздушно-десантные войска (ВДВ) - история создания, подразделения, оснащение 7 вопросов
- Тест на тему Субъекты РФ - количество, виды, правовой статус 7 вопросов
- Тест на тему Социальные нормы - понятие, виды и характеристка, функции, примеры 6 вопросов
- Тест на тему Что такое угол 5 вопросов
- Тест на тему Деление в столбик — подробное описание алгоритма решения задач, примеры 10 вопросов
- Тест на тему Вычитание дробей - правила и примеры с решениями 5 вопросов
- Тест на тему Модуль числа - свойства, действия, как решать уравнения и неравенства с модулем 10 вопросов
- Тест на тему Ислам - история возникновения религии, основные положения 7 вопросов
- Тест на тему Мышление - определение, виды, функции, свойства 5 вопросов
- Тест на тему Что такое мораль, ее категории и функции 6 вопросов
- Тест на тему Буддизм - кратко о религии (история возникновения, основные положения, священные книги) 6 вопросов
- Тест на тему Безличные предложения в русском языке 8 вопросов
- Тест на тему Ударение в словах в русском языке - правила и проверка постановки 5 вопросов
- Тест на тему Морфемный разбор слова - правила выполнения с примерами 5 вопросов
- Тест на тему Сложноподчиненные предложения в русском языке 6 вопросов
- Тест на тему Мотивация - определение, виды и типы в психологии, менеджменте 5 вопросов
- Тест на тему Интеллект - понятие, признаки, как развивать, оценка 5 вопросов
- Тест на тему Социализация личности - понятие и сущность, агенты, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Типы темперамента и их психологическая характеристика 5 вопросов
- Тест на тему Органы исполнительной власти РФ - понятие и правовой статус, структура и фунции 7 вопросов
- Тест на тему Европейский союз - история создания, цели, состав 5 вопросов
- Тест на тему Тоталитаризм - определение, характерные черты, плюсы и минусы идеологии 5 вопросов
- Тест на тему Политическая идеология - определение понятия, функции, классификация, особенности 5 вопросов
- Тест на тему Оборотные средства предприятия, их структура, учет и анализ 7 вопросов
- Тест на тему Бюджетная классификация - определение, структура 7 вопросов
- Тест на тему Калькуляция - основные понятия, примеры расчетов себестоимости 7 вопросов
- Тест на тему Бухгалтерский учет материально-производственных запасов на предприятии 8 вопросов
- Тест на тему Пистолет Макарова - шпаргалка по тактико-техническим характеристикам 9 вопросов
- Тест на тему Чрезвычайная ситуация - понятие, типы ЧС, причины возникновения, стадии развития 7 вопросов
- Тест на тему Вооруженные силы Российской Федерации — организационная структура и предназначение 7 вопросов
- Тест на тему ВМФ (Военно-Морской флот) России - структура, история, состав 7 вопросов
- Тест на тему Перу - географическое положение, климат и достопримечательности 9 вопросов
- Тест на тему Климатические пояса Земли - характеристика и особенности 8 вопросов
- Тест на тему Тайга - географическое положение, животный и растительный мир, особенности и характеристика природной зоны 7 вопросов
- Тест на тему Озеро - определение, классификация, признаки 6 вопросов
- Тест на тему Братья Гримм - биография, жизнь и творчество немецких писателей 10 вопросов
- Тест на тему Тамерлан (1336-1405) - биография, жизнь и завоевания великого полководца 10 вопросов
- Тест на тему Максим Горький (1868-1936) - биография, кратко самое важное, интересные факты из жизни писателя 9 вопросов
- Тест на тему Блок Александр Александрович (1880-1921) - биография, жизненный и творческий путь 11 вопросов
- Тест на тему "Ночь перед Рождеством" - краткое содержание повести Н. В. Гоголя 10 вопросов
- Тест на тему "Маленький Мук" - краткое содержание сказки Вильгельма Гауфа 10 вопросов
- Тест на тему "Дворянское гнездо" - краткое содержание романа И.С. Тургенева 8 вопросов
- Тест на тему "Бирюк" - краткое содержание рассказа И.С. Тургенева 10 вопросов
- Тест на тему Серная кислота - химические и физические свойства и реакции 8 вопросов
- Тест на тему Муравьиная кислота - формула, свойства, получение и применение 7 вопросов
- Тест на тему Сложные эфиры - характеристика, классификация и примеры соединений 8 вопросов
- Тест на тему Толуол - формула, свойства и применение химического вещества 8 вопросов
- Тест на тему Оценка персонала - виды, критерии и методы 7 вопросов
- Тест на тему Управление персоналом - задачи, функции, современные подходы 5 вопросов
- Тест на тему Менеджмент предприятий — сущность, виды, задачи и цели 7 вопросов
- Тест на тему Организационная структура предприятия — типы и предназначение 7 вопросов