A prezentációk előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot (fiókot), és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diák feliratai:

Hibridizáció atomi pályák

Linus Carl Pauling

Az atompályák hibridizációja - az atompályák alakjának és energiájának megváltozása kovalens kötés kialakulása során a pályák hatékonyabb átfedésének elérése érdekében.

A kissé eltérő energiájú különböző pályák megfelelő számú hibrid pályát alkotnak. A hibridpályák száma megegyezik a hibridizációban részt vevő atomi pályák számával. A hibrid pályák az elektronfelhő alakjában és energiájában azonosak.

A hibridizáció nemcsak az elektronok kötését, hanem a meg nem osztott elektronpárokat is magában foglalja.

Az atomi pályákhoz képest a hibrid pályák a kialakulás irányában megnyúltak kémiai kötésekés ezért jobb átfedést okoznak az elektronfelhőknek.

A hibrid orbitális a mag egyik oldalán megnyúltabb, mint a másik oldalán.

Coord. szám Hibridizáció típusa Olyan molekula térbeli konfigurációja, amelynek központi atomja hibridizáción megy keresztül Az atomok elrendezése egy molekulában Példák a vegyületekre 2 sp Lineáris BeCl 2, CO 2, HCN 3 sp 2 Trigonális BF 3, BCl 3, NO 3 -, HgI 3 - , CdCl 3 - 4 sp 3 Tetraéder CH 4 , CCl 4 , XeO 4 , HgI 4 - ,

Az sp hibridizáció olyan hibridizáció, amelyben egy s és egy p elektron atomi pályája vesz részt

A hibridizációs folyamat során 2 hibrid orbitál képződik, amelyek 180°-os szögben állnak egymással szemben.

Az orbitálok sp-hibridizációjának koncepciója alkalmazható a BeH 2 molekula lineáris formájának magyarázatára, amelyben a berillium atomot hibrid sp pályák alkotják.

Berillium-fluorid molekula kialakulása. Minden fluoratom, amely ennek a molekulának a részét képezi, egy páratlan elektronnal rendelkezik, amely részt vesz a kovalens kötés kialakításában.

A gerjesztetlen állapotban lévő berillium atomnak nincsenek párosítatlan elektronjai: ezért ahhoz, hogy részt vegyen a kémiai kötések kialakításában, a berillium atomnak gerjesztett állapotba kell lépnie:

némi energia ráfordításával a berillium atom eredeti s - és p-pályái helyett két ekvivalens hibridpálya (sp - orbitál) alakulhat ki.

Példák kémiai vegyületek, amelyekre jellemző az sp-hibridizáció: BeCl 2, BeH 2, CO, CO 2, HCN, karabin, acetilén szénhidrogének (alkinek).

sp 2 -hibridizáció - hibridizáció, amelyben egy s - és két p-elektron atompályái vesznek részt

A hibridizáció eredményeként három hibrid sp 2 orbitál képződik, amelyek ugyanabban a síkban helyezkednek el, egymással 120°-os szögben.

Ez a típusú hibridizáció figyelhető meg a BCl 3 molekulában.

sp 2 - a bóratom hibridizációja a bór-fluorid molekulában. Itt az eredeti egy s - és két p-pályája helyett a gerjesztett bóratom

három egyenértékű sp 2 pálya keletkezik. Ezért a molekula szabályos háromszög alakjában épül fel, amelynek középpontjában egy bóratom, a csúcsain pedig fluoratomok találhatók.

Példák olyan vegyületekre, amelyekben sp 2 hibridizáció figyelhető meg: SO 3, BCl 3, BF 3, AlCl 3, CO 3 2-, NO 3 -, grafit, etilén szénhidrogének (alkének), karbonsavak és aromás szénhidrogének (arének).

sp 3 - hibridizáció - hibridizáció, amelyben egy s - és három p-elektron atompályái vesznek részt

Négy sp 3 hibrid orbitál szimmetrikusan orientált a térben 109°28" szögben

Egy molekula térbeli konfigurációja nem mindig felel meg egy tetraédernek, hanem a molekulában lévő atomok számától függ. Példa erre a víz és az ammónia NH 3 molekulái.

A nitrogénatom vegyértéke III, a külső szint öt elektronja négy pályát foglal el, ami azt jelenti, hogy a hibridizáció típusa sp 3, de csak három pálya vesz részt a kémiai kötés kialakításában. Egy csúcs nélküli tetraéder piramissá válik. Ezért az ammónia molekula piramis alakú, a kötési szög 107°30 ′-ra torzul.

a vízmolekulában lévő oxigén sp 3 hibrid állapotban van, és a molekula alakja szögletes, a kötésszöge 104°27′.

Példák azokra a vegyületekre, amelyekre jellemző az sp 3 hibridizáció: H 2 O, NH 3, POCl 3, SO 2 F 2, SOBr 2, NH 4+, H 3 O +, gyémánt, telített szénhidrogének (alkánok, cikloalkánok).

Folytatás. Az elején lásd № 15, 16/2004

5. lecke
szén atompályái

A kovalens kémiai kötés a következő típusú közös kötőelektronpárok felhasználásával jön létre:

Kémiai kötést alkotni, pl. csak a párosítatlan elektronok tudnak közös elektronpárt létrehozni egy másik atomból származó „idegen” elektronnal. Elektronikus képletek írásakor a párosítatlan elektronok egyenként helyezkednek el az orbitális cellában.
atompálya egy függvény, amely leírja az elektronfelhő sűrűségét a tér minden pontjában az atommag körül. Az elektronfelhő a térnek egy olyan tartománya, amelyben nagy valószínűséggel elektron található.
A szénatom elektronszerkezetének és ezen elem vegyértékének harmonizálására a szénatom gerjesztésének fogalmát alkalmazzák. Normál (gerjesztetlen) állapotban a szénatomnak két párosítatlan 2-je van R 2 elektron. Gerjesztett állapotban (amikor az energia elnyelődik) a 2 egyike s A 2-elektronok átjuthatnak szabadba R- orbitális. Ezután négy párosítatlan elektron jelenik meg a szénatomban:

Emlékezzen arra elektronikus képlet atom (például szén esetében 6 C-1 s 2 2s 2 2p 2) nagy számok a betűk előtt - 1, 2 - jelzik az energiaszint számát. Levelek sÉs R az elektronfelhő (pályák) alakját jelzik, a betűk felett jobbra lévő számok pedig az adott pályán lévő elektronok számát. Minden s- gömbpályák:

A második energiaszinten, kivéve a 2 s- három pálya van 2 R-pályák. Ezek a 2 R- az orbitálok ellipszoid alakúak, hasonlóak a súlyzókhoz, és a térben 90 ° -os szöget zárnak be egymással. 2 R- A pályák a 2-t jelölik p x, 2r yés 2 pz aszerint, hogy ezek a pályák milyen tengelyek mentén helyezkednek el.

Amikor kémiai kötések jönnek létre, az elektronpályák azonos alakot kapnak. Igen, be telített szénhidrogének vegyes egyet s-orbitális és három R-egy szénatom pályáiból négy egyforma (hibrid) sp 3-pálya:

ez - sp 3 - hibridizáció.
Hibridizáció– az atompályák összehangolása (keverése) sÉs R) új atompályák kialakulásával, ún hibrid pályák.

A hibrid pályák aszimmetrikus alakúak, megnyúltak a kapcsolódó atom felé. Az elektronfelhők taszítják egymást, és egymástól a lehető legtávolabb helyezkednek el a térben. Ugyanakkor a tengelyek négy sp 3-hibrid pályák kiderül, hogy a tetraéder (szabályos háromszög alakú piramis) csúcsaira irányulnak.
Ennek megfelelően a pályák közötti szögek tetraéderek, egyenlők 109°28".
Az elektronpályák csúcsai átfedhetnek más atomok pályáival. Ha az elektronfelhők átfedik egymást az atomok középpontját összekötő vonal mentén, akkor egy ilyen kovalens kötést ún. szigma()-kötés. Például egy C 2 H 6 etán molekulában kémiai kötés jön létre két szénatom között két hibrid pálya átfedésével. Ez egy kapcsolat. Ezenkívül a szénatomok mindegyike hárommal sp 3-pályák átfedik a s-három hidrogénatomból álló pályák, három -kötést képezve.

Összesen három vegyértékállapot lehetséges egy szénatom esetében, különböző típusú hibridizációval. Kivéve sp 3-hibridizáció létezik sp 2 - és sp- hibridizáció.
sp 2 -Hibridizáció- keverve egyet s- és kettő R-pályák. Ennek eredményeként három hibrid sp 2 -pályák. Ezek sp 2 pálya ugyanabban a síkban található (tengelyekkel x, nál nél) és a háromszög csúcsaira irányulnak, ahol a pályák közötti szög 120°. nem hibridizált
R-orbital merőleges a három hibrid síkjára sp 2 orbitál (a tengely mentén orientálva z). Felső fele R-pályák a sík felett vannak, az alsó fele a sík alatt van.
típus sp A szén 2-hibridizációja kettős kötéssel rendelkező vegyületekben megy végbe: C=C, C=O, C=N. Ezenkívül két atom közötti kötések közül csak az egyik (például C=C) lehet kötés. (Az atom többi kötőpályája ellentétes irányú.) A második kötés a nem hibrid átfedés eredményeként jön létre. R-pályák az atommagokat összekötő egyenes két oldalán.

Oldalirányú átfedéssel létrejövő kovalens kötés R-szomszédos szénatomok pályáit nevezzük pi()-kötés.

Oktatás - kommunikáció

A pályák kisebb átfedése miatt a -kötés kevésbé erős, mint a -kötés.
sp-Hibridizáció az egyik keveredése (forma és energia összehangolása). s-és egy
R-pályák két hibrid kialakulásával sp-pályák. sp- A pályák ugyanazon a vonalon helyezkednek el (180 °-os szögben), és arra irányulnak ellentétes oldalak a szénatom magjából. Kettő
R-az orbiták hibridizálatlanok maradnak. Egymásra merőlegesen vannak elhelyezve.
irányok – kapcsolatok. A képen sp-pályák láthatók a tengely mentén y, és a nem hibridizált kettő
R-pályák - a tengelyek mentén xÉs z.

A CC hármas szén-szén kötés egy -kötésből áll, amely átfedéskor keletkezik
sp-hibrid pályák, és két -kötés.
A szénatom olyan paraméterei közötti kapcsolatot, mint a kapcsolt csoportok száma, a hibridizáció típusa és a kialakult kémiai kötések típusai, a 4. táblázat mutatja.

4. táblázat

A szén kovalens kötései

Csoportok száma összefüggő szénnel	típus hibridizáció	Típusok részt kémiai kötések	Példák összetett képletekre
4	sp 3	Négy - kapcsolatok
3	sp 2	Három - kapcsolatok és az egyik a kapcsolat
2	sp	Két - csatlakozások és két kapcsolat	H-CC-H

Feladatok.

1. Az atomok mely elektronjait (például szén vagy nitrogén) nevezzük párosítatlannak?

2. Mit jelent a "megosztott elektronpárok" fogalma kovalens kötéssel rendelkező vegyületekben (például CH 4 vagy H 2 S )?

3. Melyek az atomok elektronállapotai (például C vagy N ) nevezzük alapnak, és melyek gerjesztettek?

4. Mit jelentenek a számok és betűk egy atom elektronképletében (például C vagy N )?

5. Mi az atompálya? Hány pálya van a C atom második energiaszintjén és miben különböznek?

6. Mi a különbség a hibrid pályák és az eredeti pályák között, amelyekből létrejöttek?

7. Milyen hibridizációs típusok ismertek a szénatomra, és mik ezek?

8. Rajzolja le a pályák térbeli elrendezését a szénatom egyik elektronállapotára!

9. Milyen kémiai kötéseknek nevezzük és akkor? Adja meg-És-kapcsolatok a kapcsolatokban:

10. Az alábbi vegyületek szénatomjainál jelölje meg: a) a hibridizáció típusát; b) kémiai kötéseinek típusai; c) kötési szögek.

Válaszok az 1. témakör gyakorlataira

5. lecke

1. A pályánként egy elektront nevezzük párosítatlan elektronok. Például egy gerjesztett szénatom elektrondiffrakciós képletében négy párosítatlan elektron van, és a nitrogénatom három:

2. Egy kémiai kötés kialakulásában részt vevő két elektront nevezzük közös elektronpár. Általában a kémiai kötés kialakulása előtt ennek a párnak az egyik elektronja az egyik atomhoz, a másik elektron pedig egy másik atomhoz tartozott:

3. Az atom elektronállapota, amelyben megfigyelhető az elektronikus pályák kitöltésének sorrendje: 1 s 2 , 2s 2 , 2p 2 , 3s 2 , 3p 2 , 4s 2 , 3d 2 , 4p 2 stb fő állapot. BAN BEN izgatott állapot az atom egyik vegyértékelektronja egy szabad pályát foglal el többel nagy energia, egy ilyen átmenet a páros elektronok szétválásával jár együtt. Sematikusan így van leírva:

Míg az alapállapotban csak két vegyértékpárosítatlan elektron volt, addig gerjesztett állapotban négy ilyen elektron van.

5. Az atomi pálya egy olyan függvény, amely leírja az elektronfelhő sűrűségét a tér minden pontjában egy adott atom magja körül. A szénatom második energiaszintjén négy pálya található - 2 s, 2p x, 2r y, 2pz. Ezek a pályák a következők:
a) az elektronfelhő alakja ( s- labda, R- súlyzó);
b) R-a pályák térben eltérő tájolásúak - egymásra merőleges tengelyek mentén x, yÉs z, jelölik p x, r y, pz.

6. A hibrid pályák alakjukban és energiájukban különböznek az eredeti (nem hibrid) pályáktól. Például, s-pálya - gömb alakja, R- szimmetrikus nyolcas szám, sp-hibrid orbitális - aszimmetrikus nyolcas ábra.
Energia különbségek: E(s) < E(sp) < E(R). És így, sp-orbital - alakja és energiája szerint átlagolt pálya, amelyet az iniciálék keverésével kapunk s- És p-pályák.

7. A szénatomra háromféle hibridizáció ismert: sp 3 , sp 2 és sp (lásd az 5. lecke szövegét).

9. -kötés - kovalens kötés, amely az atomok középpontjait összekötő vonal mentén pályák frontális átfedésével jön létre.
-kötés - oldalirányú átfedéssel létrejövő kovalens kötés R-pályák az atomok középpontját összekötő vonal két oldalán.
- A kötéseket az összekapcsolt atomok közötti második és harmadik vonal mutatja.

Kémia óra a témában:

Elektronpályák hibridizációja. Molekulák geometriája

Ez a lecke 11. osztályos tanulók számára készült.saa Gabrielyan O.S. program keretében kémiát tanuló diákok tankönyv szerint „Kémia. 11. évfolyam”, szerzők O.S. Gabrielyan et al. „Drofa” kiadó, 2006”.

E fejlesztés sokoldalúsága abban rejlik, hogy más szerzők programjain dolgozó tanárok is eredményesen tudják használni az általános oktatásban és a szakos órákon.

A bemutatott munka a következőket tartalmazza: technológiai térkép kémia óra a 11. évfolyamon jelentkezéssel és elektronikus prezentációval. A munka eredetiségét a prezentáció interaktív betétei, az internetről származó információk felhasználása, ugyanakkor az internettől való függetlenség határozza meg az óra során. A különféle forrásokból bekerült illusztrációk, azok kombinációja és bemutatási módja lehetővé teszik az interdiszciplináris kapcsolatok maradéktalan megvalósítását az órán, a tudományos világkép kialakítását, a szépség szeretetének elsajátítását a tanulókban.

A fejlesztés használható Eszközkészlet. Úgy tervezték, hogy segítse a kezdő kémiatanárokat, valamint a bemutatkozó tanárokat információs technológia a kémia tanításában.

Az óra céljai:

Feltárni a hibridizációs folyamat univerzális természetét szerves, összetett szervetlen anyagok és a szén allotróp módosulatai esetében.

Mutassa be a molekulák geometriájának függőségét az elektronpályák hibridizációjának típusától, az anyagok tulajdonságait pedig a molekulák geometriájától!

Felhívni a hallgatók figyelmét a természet alapvető törvényeinek és a molekulák szerkezeti sajátosságainak a világban meglévő rendre és szépségre gyakorolt ​​hatására.

Felszerelés: PC, multimédiás projektor, vetítővászon, elektronikus prezentáció. Metán-, pentán-, grafit-, gyémánt-, etilén-, acetilén-molekulák golyós-bot-modellei, léggömbökből készült molekulamodellek, tetraéder és háromszögpiramis geometriai modelljei. Bemutató táblázat "A szén allotróp módosulatai", molekulákat és kristályokat ábrázoló fényképek, hallgatói beszámolók, L. Pauling portréja.

Tanterv

I. Elektronpályák hibridizációjának lényege, mechanizmusa.

II. A kérdés történetéből. Pauling L. - a huszadik század nagy kémikusa, érdemei a molekulák szerkezetének tanulmányozásában és leírásában.

III. A szerves és szervetlen anyagok molekuláinak geometriája a következők miatt:

sp 3 __ hibridizáció;

sp 2 __ hibridizáció;

sp - hibridizáció.

Feladat az órán: ismételje meg a szénatom elektronpályáinak hibridizációját, a kémiai kötés tulajdonságait. 1 tanuló elektronikus prezentációval készül "L. Pauling élete és munkássága".

Deszka dekoráció

Az óra előrehaladása

ÉN. Idő szervezése . 1. számú dia.

II. Házi feladat beszélgetés (6 perc). 2. dia, anyagok képlete a táblán.

A kovalens kötés milyen tulajdonságait tanulmányoztuk az utolsó leckében? (hossz, E, erősség, telítettség)

Mi a kötés hossza és mitől függ? (az atom méretétől és a kötések sokaságától függően)

Mi a kötési energia és mitől függ? (a kötés felszakításához szükséges energia mennyisége; a kötés erősségétől függ)

Mi a kötés erőssége és mitől függ? (melyik kapcsolaton van ? vagy ?, és mely felhők fedik át egymást - hibrid vagy nem hibrid)

Hogyan függenek össze a kovalens kötés tulajdonságai? (minél hosszabb a hossza, annál kisebb az erő és az energia)

Hogyan változik a kötés hossza a hidrogén-halogenid molekulákban (lásd a táblán - 1. oszlop) és miért? (az atom méretének növekedésével nő)

A megadott kapcsolatok (a táblán) közül melyik a legerősebb? (HF)

A hidrogén-halogenideket vízben oldva savakat képeznek. Melyik savak közül a legerősebb és miért? (HJ, mert a savasság a H felszabadításának képessége + , HJ a leggyengébb kötéssel)

Melyik sav a leggyengébb? (HF - hidrogén-fluorsav, oldja az üveget)
Következtetés : Az anyagok tulajdonságai az őket alkotó atomok méretétől függenek.

Hogyan változik a kötés erőssége egy szénhidrogén sorozatban (lásd a tábla 2. oszlopát), és mitől függ? (fentről lefelé a kötési szilárdság nő, mert nő a többszörösség és csökken a hossz)

Hogyan befolyásolja ez ezen anyagok tulajdonságait? (a csak α-kötést tartalmazó alkánokra a szubsztitúciós reakciók a jellemzőek, a β-kötésű alkénekre - addíciók, az alkineknél pedig - addíciós reakciók és hidrogénatomok szubsztitúciós reakciói a hármas kötésben)

Egyszerű anyagok klór, oxigén, nitrogén molekuláinak példáján (lásd a táblán - 3. oszlop) magyarázza el, hogyan befolyásolja molekuláik szerkezete tulajdonságaikat. (szabad klór nem található - egyszeres kötés, oxigén a levegőben 21% - kettős kötés, nitrogén a levegőben 78%, inert anyag - hármas kötés)
Következtetés : A szerves és szervetlen anyagok tulajdonságai a kötések sokaságától függenek.

Hogyan befolyásolja a kötés telítettsége az anyagok tulajdonságait (lásd a táblán - 4. oszlop) (a metánnak nincsenek telítetlen kötései, az ammóniának és a víznek telítetlen kötései vannak, ezért dipólusok).
Következtetés : Az anyagok tulajdonságai a kovalens kötés tulajdonságaitól függenek.

II. Tanul új téma

№ pp

Következtetés . Büszkének kell lennünk arra, hogy Oroszországban élünk, ahol csodálatos tudósok és világhírű vegyészek éltek és dolgoztak. Ezek Lomonoszov M. V. - enciklopédikus tudós, Mengyelejev D. I. - a periodikus törvény megalkotója, Borodin A. P. - vegyész és zeneszerző, Butlerov A. M. - a szerves vegyületek szerkezetének elméletének megalkotója, Lebedev S. V. - az 1 mesterséges gumi megalkotója Oroszországban és még sokan mások akik nagyban hozzájárultak a kémiai tudomány fejlődéséhez. De mi is nagy tisztelet más országok tudósaira kell hivatkoznia, és köztük van Linus Pauling is, aki világhírű tudós, és minden művelt embernek tudnia kell róla.

heurisztikus beszélgetés. A szerves anyagok (szénhidrogének) és szervetlen anyagok (szilícium-, nitrogén-, oxigén-, bór-, berillium-vegyületek; a szén allotróp módosulatai) molekuláinak felépítésének példáján a tanár bemutatja a „hibridizáció” fogalmának egyetemességét és a a molekulák geometriájának függése a hibridizációtól és az anyagok tulajdonságainak a molekulák geometriájától való függése. A beszélgetés során a tanulók megismerkednek a szervetlen anyagok molekuláinak geometriájával és a meg nem osztott elektronpárok hatásával azok tulajdonságaira.

IV. Házi feladat : §7, jegyzetek egy füzetbe, készüljön fel a tesztelésre (lásd. ).

A felhasznált források listája :

Gabrielyan O.S. stb. A tanár kézikönyve. Kémia. 11. évfolyam: 2 órakor - M .: Túzok, 2003.

Ilchenko V.R. A fizika, a kémia és a biológia kereszteződése. – M.: Felvilágosodás, 1986.

CD" virtuális iskola Cirill és Metód” Biológia órák. Állatok.

CD „Cyril és Metód virtuális iskolája” Biológia órák. Általános biológia.

CD „Cyril és Metód virtuális iskolája” Kémia órák. 10-11 évfolyam.

Megmagyarázni a tényeket, amikor egy atom keletkezik több kötéseket, mint az alapállapotában lévő párosítatlan elektronok száma (például szénatom), az energiában közeli atompályák hibridizációjának posztulátumát alkalmazzuk. Az AO hibridizáció kovalens kötés kialakulásakor következik be, ha hatékonyabb orbitális átfedést érünk el. A szénatom hibridizációja gerjesztéssel és elektrontranszferrel jár 2s-ról 2p-AO-ra:

A nagy energiakülönbséggel rendelkező AO-k (például 1s és 2p) nem lépnek be a hibridizációba. A hibridizációban részt vevő p-AO-k számától függően a következő típusú hibridizáció lehetséges: szén- és nitrogénatomok esetében sp3, sp2 és sp; oxigénatom esetében - sp3, sp2; halogénekhez - sp3.

Az sp3-hibrid pályák tengelyei egy szabályos tetraéder csúcsaira irányulnak. A köztük lévő tetraéder szög 109°28", ami a legalacsonyabb elektrontaszítási energiának felel meg.

Sp2 hibridizáció (trigonális síkbeli) Egy s- és két p-pálya keveredik, így három egyenértékű, 120°-os szögben egy síkban elhelyezkedő sp2 hibrid pályát alkotnak, amelyek három s-kötést alkothatnak. A harmadik p-pálya nem hibridizálódik, és merőleges a hibrid pályák síkjára. Ez a p-AO részt vesz a p-kötés kialakításában.

Ez a lecke segít abban, hogy képet kapjon a „Molekulák geometriája” témáról. A hibridizáció elméletének fogalma. A szerves, összetett szervetlen anyagok és a szén allotróp módosulatainak hibridizációs eljárásának univerzális természetét ismertetjük. Megismerheti a molekulák geometriájának függését az elektronpályák hibridizációjának típusától és az anyagok tulajdonságait a molekulák geometriájától.

Téma: Bevezetés a szerves kémiába

Lecke: Molekulák geometriája. A hibridizáció elméletének fogalma

egyszeres kötéssel rendelkező molekulák példáján

Külső szint szénatom alap (gerjesztetlen) állapotban a 2s 2 2p 2 képlet vagy a következő séma írja le:

2 s

Ez az épület tartalmazza az előfeltételeket egy sajátos szimmetria Négy elektronhoz pontosan 4 pálya tartozik. A 19. század közepén Friedrich Kekule német tudós joggal javasolta, hogy in szerves vegyületek a szén vegyértéke négy.

Az atom elektronszerkezete szempontjából ez a következőképpen magyarázható:

A 2s-pályáról egy elektron "ugrik" a 2p-pályára, míg a szénatom úgynevezett gerjesztett állapotba kerül:

Egy atom gerjesztett állapota szén 2s 1 2p 3:

2 s

lehetővé teszi a szénatom 4 képződését kovalens kötések a cseremechanizmuson keresztül.

Három p-pályát hagyományosan egymásra merőleges "súlyzók" formájában ábrázolnak, az s-pályát pedig golyó formájában. A három p-elektron kötésnek 90°-os szögben kell lennie egymással, és lényegesen hosszabbak, mint az s-elektron kötés. De a metán CH 4 szimmetrikus tetraéder.

Még 1874-ben, sok évvel azelőtt, hogy ez lehetségessé vált volna közvetlen meghatározás A molekulák szerkezete, Jacob Henrik van't Hoff (1852-1911), az Utrechti Egyetem hallgatójaként azt javasolta, hogy a vegyületek szénatomja tetraéderes szerkezetű. A metán molekula szerkezete CH 4 - szabályos tetraéder szénatommal a közepén. Vegyértékszögek H-C-H kötések egyenlő 109 körülbelül 28 '.

Leegyszerűsített magyarázat: a szén külső szintjének minden pályája energiában és alakban igazodik, keveredik, i.e. „hibridizálódjanak”, hogy azonos hibrid pályákat alkossanak. Lásd az ábrát. 1.

Rizs. 1. A hibridizáció az elektronfelhők keveredését jelenti kémiai kötések kialakulása során

Keverés azok-pályák és három p-orbitals ad négy sp 3-egy tetraéder sarkaiban megnyúlt hibrid pályák, középpontjában C atommal. A metánban lévő szén sp 3 hibridizációs állapotban van. Rizs. 2.

Rizs. 2. A metán szerkezete

Az ammónia szerkezete

Ugyanígy a nitrogénatom négy pályája hibridizálódik ammónia molekula NH3: A nitrogénatom külső szintjén 5 elektron van. Ezért az egyik sp 3 pályán magányos elektronpár található, a másik háromon pedig elektronpár N-H kötések. Mind a négy elektronpár egy torz tetraéder sarkaiban található (a magányos pár elektronfelhője nagyobb, mint a kötőpáré). Rizs. 3

Rizs. 3. Az ammónia szerkezete

A víz szerkezete

Egy oxigénatom külső szintjén 6 elektron található. Ezért a magányos elektronpárok két sp 3 pályán, az elektronpárok pedig a másik kettőn helyezkednek el. O-H kötések. A molekula szögletes szerkezetű. Rizs. 4.

Rizs. 4. A víz szerkezete

A molekulák szerkezetének ilyen elemzése során fontos, hogy ne keverjük össze az elektronpárok térbeli elrendezésének geometriáját és a kémiai kötések geometriáját. Látjuk, hogy az ammóniában és a vízben nem minden elektronpár vesz részt a kémiai kötések kialakításában.

A molekulák vagy kémiai kötések geometriája pontosan figyelembe veszi az atomok térbeli elrendezését, anélkül, hogy leírná a meg nem osztott elektronpárok elrendezését. A hibrid pályák elektronfelhői megpróbálják egymást a lehető legmesszebb tolni. Ha négy felhő van, akkor a tetraéder sarkainál eltérnek, három - 120 ° -os szögben elhelyezkedő síkban helyezkednek el.

A molekula szerkezeteBF 3

A bóratom külső szintjén 3 elektron található. Amikor kötések jönnek létre, a bór, akárcsak a szén, gerjesztett állapotba kerül. Egy s- és két p-pálya, amelyek elektronokat tartalmaznak, hibridizálódnak, és három azonos sp 2 hibrid pályát képeznek, amelyek egy egyenlő oldalú háromszög sarkaiban helyezkednek el, középpontjában egy bóratommal. Rizs. 5

Rizs. 5. Három bór-fluorid szerkezete

Következtetés: A molekulák geometriája az atomok térbeli elrendezését veszi figyelembe anélkül, hogy leírná a magányos elektronpárok elrendezését. Tehát a három atomból álló vízmolekula szerkezete nem tetraéderes, hanem szögletes.

Összegezve a tanulságot

Van egy ötleted a „Molekulák geometriája. A hibridizáció elméletének fogalma. Feltárták a szerves, összetett szervetlen anyagok és a szén allotróp módosulatainak hibridizációs folyamatának univerzális természetét. Megtanulta a molekulák geometriájának függését az elektronpályák hibridizációjának típusától és az anyagok tulajdonságait a molekulák geometriájától.

Bibliográfia

1. Rudzitis G.E. Kémia. Alapok Általános kémia. 10. évfolyam: tankönyv oktatási intézményeknek: alapvető szintje/ G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. kiadás. - M.: Oktatás, 2012.

2. Kémia. 10-es fokozat. Profil szint: tanulmányok. általános műveltségre intézmények / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin és mások - M.: Drofa, 2008. - 463 p.

3. Kémia. 11. évfolyam. Profilszint: tankönyv. általános műveltségre intézmények / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin és mások - M.: Drofa, 2010. - 462 p.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Kémiai feladatgyűjtemény egyetemekre jelentkezők számára. - 4. kiadás - M.: RIA "Új hullám": Umerenkov kiadó, 2012. - 278 p.

Házi feladat

1. 1-3. szám (22. o.) Rudzitis G.E. , Feldman F.G. Kémia: Szerves kémia. 10. évfolyam: tankönyv oktatási intézmények számára: alapfok / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. kiadás. - M.: Oktatás, 2012.

2. Miért eltérő a metán és az ammónia molekulák térbeli szerkezete azonos típusú hibridizáció mellett (melyik?)?

3. Mi a különbség a szénatom alapállapota és a gerjesztett állapot között?