הכלאה של פחמן במה הוא מורכב, סוגי המאפיינים שלהם



ה פחמן הכלאה כרוך בשילוב של שני אורביטלים אטומיים טהורים כדי ליצור מסלול חדש "היברידי" מולקולרי עם המאפיינים שלו. הרעיון של מסלול מסלול אטומי נותן הסבר טוב יותר מאשר הקונספט הקודם של מסלול, כדי ליצור קירוב של מקום שבו קיימת הסתברות גבוהה יותר למצוא אלקטרון בתוך אטום.

במילים אחרות, מסלול האטום הוא ייצוג של מכניקת הקוונטים כדי לתת מושג על המיקום של אלקטרון או זוג אלקטרונים באזור מסוים בתוך האטום, שבו כל מסלול מוגדר על פי ערכי המספרים שלו קוונטי.

מספרים קוונטיים מתארים את מצב המערכת (כמו זו של האלקטרון בתוך האטום) ברגע מסוים, באמצעות האנרגיה השייכת לאלקטרון (n), המומנטום הזוויתי שהוא מתאר בתנועה שלו (l), הרגעים המגנטיים הקשורים (מ ') ואת הספין של האלקטרון תוך כדי תנועה בתוך האטום (ים).

פרמטרים אלה הם ייחודיים עבור כל אלקטרון ב מסלולית, כך שני אלקטרונים לא יכול להיות בדיוק אותם ערכים של ארבעת מספרי הקוונטים וכל מסלול ניתן לכבוש על ידי שני אלקטרונים לכל היותר.

אינדקס

  • מה זה הכלאה של פחמן??
  • 2 סוגים עיקריים
    • 2.1 הכלאה של Sp3
    • 2.2 הכלאה SP2
  • 3 הפניות

מהי הכלאה של פחמן?

כדי לתאר את הכלאה של פחמן יש לקחת בחשבון כי המאפיינים של כל מסלול (צורתו, האנרגיה, גודל, וכו ') תלויים בתצורה האלקטרונית של כל אטום..

כלומר, המאפיינים של כל מסלול תלויים בהסדר של האלקטרונים בכל "שכבה" או רמה: מן הקרוב ביותר לליבה אל החיצון, הידוע גם בשם שכבת הערכיות.

האלקטרונים של הרמה החיצונית הם היחידים הזמינים ליצירת קשר. לכן, כאשר נוצר קשר כימי בין שני אטומים, חפיפה או חפיפה של שני אורביטלים (אחד מכל אטום) נוצרת וזה קשור קשר הדוק לגיאומטריה של המולקולות.

כאמור, כל מסלול ניתן למלא עד שני אלקטרונים, אך יש לעקוב אחר עקרון Aufbau, שבו האורביטלים מלאים לפי רמת האנרגיה שלהם (מהנמוך ביותר עד הגבוה ביותר), מוצגות בהמשך:

בדרך זו, רמה 1 מלא הראשוןs, רומאs, ואחריו 2עמ ' וכן הלאה, תלוי כמה electrons אטום או יון יש.

לפיכך, הכלאה היא תופעה המקבילה למולקולות, שכן כל אטום יכול לספק רק אורביטלים אטומיים טהורים (s, עמ ', ד, ו), ובשל שילוב של שני או יותר אורביטלים אטומיים, מספר זהה של אורביטלים היברידיים המאפשרים את הקישורים בין אלמנטים נוצרים.

סוגים עיקריים

למסלולים אטומיים יש צורות שונות ואוריינטציות מרחביות, המתגברות במורכבות, כפי שמוצג להלן:

הוא ציין כי יש רק סוג אחד של מסלולית s (צורה כדורית), שלושה סוגים של מסלולית עמ ' (צורה לובולרית, שבה כל אונה מכוונת על ציר מרחבי), חמישה סוגים של מסלולית ד ושבעה סוגים של מסלול ו, שבו לכל סוג של מסלולית יש בדיוק את אותה אנרגיה כמו מסוגו.

אטום הפחמן במצב הקרקע שלו יש שישה אלקטרונים, אשר התצורה היא 1s22s22עמ '2. כלומר, הם צריכים לתפוס את רמה 1s (שני אלקטרונים), 2s (שני אלקטרונים) ובחלקו 2p (הנותרים שני אלקטרונים) על פי עקרון Aufbau.

משמעות הדבר היא כי אטום פחמן יש רק שני אלקטרונים לא מזוהרים ב 2 מסלוליתעמ ', אך לא ניתן להסביר את התהוות או הגיאומטריה של מולקולת המתאן (CH4) או מורכבים יותר.

אז כדי ליצור קשרים אלה אתה צריך את הכלאה של אורביטלים s ו עמ ' (במקרה של פחמן), כדי ליצור אורביטלים היברידיים חדשים שמסבירים אפילו קשרים כפולים משולשת, שבו האלקטרונים לרכוש את התצורה היציבה ביותר להיווצרות של מולקולות.

הכלאה sp3

הכלאה sp3 מורכב של היווצרות של ארבעה "היברידית" אורביטלים מן 2s, 2p אורביטליםx, 2pו ו -2 pz סיגרים.

לכן, יש לנו את הסדר מחדש של האלקטרונים ברמה 2, שם יש ארבעה אלקטרונים זמין להיווצרות של ארבע קשרים והם מסודרים במקביל יש אנרגיה נמוכה יותר (יציבות רבה יותר).

דוגמה לכך היא מולקולת אתילן (C2ח4), אשר הקישורים טופס 120 ° זוויות בין האטומים ולספק גיאומטריה טריגונלית שטוחה.

במקרה זה, פשוט C-H ו- C C אג"ח נוצרות (בשל אורביטלים) sp2) וכן כפול C-C הקשר (עקב מסלולית עמ '), כדי ליצור את המולקולה היציבה ביותר.

הכלאה sp2

באמצעות הכלאה sp2 שלושה "היברידי" אורביטלים נוצרים מן המסלול הטהור 2s ושלושה טהור 2p אורביטלים. בנוסף, מתקבל מסלול אורבי טהור שמשתתף ביצירת קשר כפול (הנקרא pi: "π")..

דוגמה לכך היא מולקולת אתילן (C2ח4), אשר אג"ח טופס 120 ° זוויות בין האטומים ולספק גיאומטריה טריגונלית שטוחה. במקרה זה, פשוט C-H ו- C-C אג"ח נוצרות (בשל spbits sp).2) וקשר כפול C-C (בשל מסלול p), כדי ליצור את המולקולה היציבה ביותר.

על ידי הכלאה sp שני "היברידית" אורביטלים נקבעים מן המסלול 2s טהור ושלושה טהור 2p אורביטלים. בדרך זו, שני אורביטלים טהור p נוצרים כי להשתתף בהיווצרות של קשר משולש.

עבור סוג זה של הכלאה, מולקולת אצטילן (C) מוצג כדוגמה2ח2), אשר הקישורים טופס 180 מעלות זוויות בין האטומים ולספק גיאומטריה ליניארית.

עבור מבנה זה, יש פשוט C-H ו- C-C אג"ח (בשל אורביטלים sp) ו משולש C-C הקשר (כלומר, שני אג"ח pi עקב אורביטלים p), כדי לקבל את התצורה עם הדחייה האלקטרונית לפחות..

הפניות

  1. היברידיזציה מסלולית. מקור: en.wikipedia.org
  2. Fox, M. and Whitesell, J. K. (2004). כימיה אורגנית. מאוחזר מ- books.google.co.il
  3. קארי, פ'א'וסונדברג, ר'ג'. (2000). כימיה אורגנית מתקדמת: חלק א ': מבנה ומנגנונים. מאוחזר מ- books.google.co.il
  4. Anslyn, E. V, and Dougherty, D. A. (2006). כימיה אורגנית מודרנית. מאוחזר מ- books.google.co.il
  5. מתור, ר 'ב. סינג, ב 'פ, פנדה, S. (2016). פחמן ננו: סינתזה, מבנה, מאפיינים ויישומים. מאוחזר מ- books.google.co.il