Valenssisidosmenetelmä mahdollistaa monien molekyylien avaruudellisten ominaisuuksien visuaalisen selittämisen. Tavallinen käsitys orbitaalien muodoista ei kuitenkaan riitä vastaamaan kysymykseen miksi, jos keskusatomilla on erilainen - s, s, d- valenssiorbitaalit, sen muodostamat sidokset molekyyleissä, joissa on samat substituentit, osoittautuvat energia- ja tilaominaisuuksiltaan vastaaviksi. 1900-luvun 20-luvulla Linus Pauling ehdotti elektroniratojen hybridisaatiota. Hybridisaatio ymmärretään abstraktiksi malliksi atomikiertoradan muodon ja energian kohdistuksesta.
Esimerkkejä hybridiorbitaalien muodosta on esitetty taulukossa 5.
Taulukko 5. Hybridi sp, sp 2 , sp 3 kiertorataa
Hybridisaation käsitettä on kätevä käyttää selostettaessa molekyylien geometrista muotoa ja sidoskulmien suuruutta (esimerkit tehtävistä 2–5).
Algoritmi molekyylien geometrian määrittämiseksi VS-menetelmällä:
A. Määritä keskusatomi ja terminaalisten atomien σ-sidosten lukumäärä.
b. Laadi kaikkien atomien elektroniset konfiguraatiot, jotka muodostavat molekyylin ja graafiset kuvat ulkoisista elektronisista tasoista.
V. VS-menetelmän periaatteiden mukaan kunkin sidoksen muodostuminen vaatii elektroniparin, yleensä yhden jokaisesta atomista. Jos keskusatomille ei ole tarpeeksi parittomia elektroneja, on oletettava, että atomi virittyy yhden elektroniparin siirtyessä korkeammalle energiatasolle.
d. Ehdota hybridisaation tarvetta ja tyyppiä ottaen huomioon kaikki sidokset ja ensimmäisen jakson elementtien osalta parittamattomat elektronit.
e. Kuvaa edellä olevien päätelmien perusteella kaikkien molekyylin atomien elektroniset kiertoradat (hybridit tai eivät) ja niiden päällekkäisyys. Tee johtopäätös molekyylin geometriasta ja sidoskulmien likimääräisistä arvoista.
e. Määritä sidoksen polariteettiaste atomien elektronegatiivisuuden arvojen perusteella (taulukko 6) Määritä dipolimomentin olemassaolo positiivisten ja negatiivisten varausten painopisteiden sijainnin perusteella ja/tai molekyylin symmetria.
Taulukko 6. Joidenkin elementtien elektronegatiivisuusarvot Paulingin mukaan
Tehtäväesimerkkejä
Harjoitus 1. Kuvaile CO-molekyylin kemiallista sidosta BC-menetelmällä.
Ratkaisu (kuva 25)
A. Laadi kaikkien molekyylin muodostavien atomien elektroniset konfiguraatiot.
b. Sidoksen muodostamiseksi on tarpeen luoda sosiaalistettuja elektronipareja
Kuva 25. Kaavio sidoksen muodostumisesta CO-molekyylissä (ilman orbitaalien hybridisaatiota)
Johtopäätös: CO-molekyylissä on kolmoissidos C≡O
CO-molekyylin osalta voimme olettaa läsnäolon sp-molempien atomien orbitaalien hybridisaatio (kuva 26). Parilliset elektronit, jotka eivät osallistu sidoksen muodostumiseen, ovat päällä sp hybridikiertorata.
 |  |
Kuva 26. Kaavio sidoksen muodostumisesta CO-molekyylissä (ottaen huomioon orbitaalien hybridisaatio)
Tehtävä 2. VS-menetelmän perusteella ehdota BeH 2 -molekyylin avaruudellista rakennetta ja määritä, onko molekyyli dipoli.
Ongelman ratkaisu on esitetty taulukossa 7.
Taulukko 7. BeH 2 -molekyylin geometrian määritys
| Elektroninen konfigurointi | Huomautuksia | ||
| A. | Keskusatomi on beryllium. Sen on muodostettava kaksi ϭ-sidosta vetyatomien kanssa | ||
| b. | H: 1 s 1 Ole: 2 s 2 | Vetyatomissa on pariton elektroni, berylliumatomilla on kaikki elektronit pareittain, se on siirrettävä virittyneeseen tilaan | |
| V. | H: 1 s 1 olla*: 2 s 1 2s 1 | Jos yksi vetyatomi sitoutuu berylliumiin 2:n kustannuksella s- berylliumelektroni, ja toinen - johtuu 2 s-berylliumelektroni, silloin molekyylillä ei olisi symmetriaa, mikä on energeettisesti perusteetonta, ja Be–H-sidokset eivät olisi ekvivalentteja. | |
| G. | H: 1 s 1 olla*: 2( sp) 2 | Pitäisi olettaa, että siellä sp- hybridisaatio | |
| d. | Kaksi sp-hybridiorbitaalit sijaitsevat 180° kulmassa, BeH2-molekyyli on lineaarinen | ||
| e. |  | Elektronegatiivisuus χ H = 2,1, χ Be = 1,5, joten sidos on kovalenttinen polaarinen, elektronitiheys siirtyy vetyatomiin, siihen ilmestyy pieni negatiivinen varaus δ–. Berylliumatomilla δ+. Koska painopisteet positiivinen ja negatiivinen varaus samat (se on symmetrinen), molekyyli ei ole dipoli. |
Samanlainen päättely auttaa kuvaamaan molekyylien geometriaa sp 2 - ja sp 3 hybridiorbitaalia (taulukko 8).
Taulukko 8. BF 3- ja CH 4 -molekyylien geometria
Tehtävä 3. VS-menetelmän perusteella ehdota H 2 O -molekyylin spatiaalista rakennetta ja määritä, onko molekyyli dipoli. Mahdollisia ratkaisuja on kaksi, ne on esitetty taulukoissa 9 ja 10.
Taulukko 9. H 2 O -molekyylin geometrian määritys (ilman orbitaalista hybridisaatiota)
| Elektroninen konfigurointi | Graafinen kuva ulkotason kiertoradat | Huomautuksia | |
| A. | |||
| b. | H: 1 s 10:2 s 2 2s 4 |  | |
| V. | Parittomia elektroneja on tarpeeksi muodostamaan kaksi ϭ-sidosta vetyatomien kanssa. | ||
| G. | hybridisaatio voidaan jättää huomiotta. | ||
| d. |  | ||
| e. |  |
Siten vesimolekyylin sidoskulman tulee olla noin 90°. Sidosten välinen kulma on kuitenkin noin 104°.
Tämä voidaan selittää
1) lähekkäin olevien vetyatomien hylkiminen.
2) Orbitaalien hybridisaatio (taulukko 10).
Taulukko 10. H 2 O -molekyylin geometrian määritys (ottaen huomioon orbitaalien hybridisaatio)
| Elektroninen konfigurointi | Ulkotason orbitaalien graafinen esitys | Huomautuksia | |
| A. | Keskiatomi on happi. Sen on muodostettava kaksi ϭ-sidosta vetyatomien kanssa. | ||
| b. | H: 1 s 10:2 s 2 2s 4 | | Vetyatomissa on pariton elektroni, happiatomissa kaksi paritonta elektronia. |
| V. | Vetyatomissa on pariton elektroni, happiatomissa kaksi paritonta elektronia. | ||
| G. | 104°:n kulma viittaa läsnäoloon sp 3 - hybridisaatio. | ||
| d. |  | Kaksi sp 3-hybridiorbitaalit sijaitsevat noin 109°:n kulmassa, H2O-molekyyli on muodoltaan lähellä tetraedria, sidoskulman pieneneminen selittyy elektronin sitoutumattoman parin vaikutuksella. | |
| e. | Elektronegatiivisuus χ H = 2,1, χ O = 3,5, joten sidos on kovalenttinen polaarinen, elektronitiheys on siirtynyt happiatomiin, siihen ilmestyy pieni negatiivinen varaus 2δ– Vetyatomilla δ+. Koska positiivisten ja negatiivisten varausten painopisteet eivät ole samat (se ei ole symmetrinen), molekyyli on dipoli. |
Samanlainen päättely mahdollistaa sidoskulmien selittämisen ammoniakkimolekyylissä NH 3 . Hybridisaatio, johon liittyy yksin elektroniparit, oletetaan yleensä vain II jakson alkuaineiden atomien kiertoradalle. Sidoskulmat molekyyleissä H 2 S = 92°, H 2 Se = 91°, H 2 Te = 89°. Sama havaitaan sarjoissa NH 3 , РH 3 , AsH 3 . Näiden molekyylien geometriaa kuvattaessa perinteisesti joko ei turvauduta hybridisaation käsitteeseen tai selitetään tetraedrisen kulman pieneneminen yksinäisen parin kasvavalla vaikutuksella.
Hybridisaation käsite
Valenssiatomiorbitaalien hybridisaation käsite amerikkalainen kemisti Linus Pauling ehdotti vastausta kysymykseen, miksi jos keskusatomilla on erilaiset (s, p, d) valenssiorbitaalit, sen muodostamat sidokset moniatomisissa molekyyleissä samoilla ligandeilla ovat energialtaan ja tilaominaisuuksiltaan samanarvoisia. .
Ajatukset hybridisaatiosta ovat keskeisiä valenssisidosmenetelmässä. Hybridisaatio itsessään ei ole todellinen fysikaalinen prosessi, vaan vain kätevä malli, joka mahdollistaa molekyylien elektronisen rakenteen selittämisen, erityisesti atomiorbitaalien hypoteettiset modifikaatiot kovalenttisen kemiallisen sidoksen muodostumisen aikana, erityisesti kemiallisten aineiden kohdistusta. sidoksen pituudet ja sidoskulmat molekyylissä.
Hybridisaation käsitettä sovellettiin menestyksekkäästi yksinkertaisten molekyylien kvalitatiiviseen kuvaamiseen, mutta se laajennettiin myöhemmin monimutkaisempiin. Toisin kuin molekyyliratojen teoria, se ei ole tiukasti kvantitatiivinen, sillä se ei esimerkiksi pysty ennustamaan edes yksinkertaisten molekyylien, kuten veden, fotoelektronispektrejä. Sitä käytetään tällä hetkellä pääasiassa metodologisiin tarkoituksiin ja synteettisessä orgaanisessa kemiassa.
Tämä periaate heijastuu Gillespie-Nyholmin teoriassa elektroniparien hylkimisestä. Ensimmäinen ja suurin tärkeä sääntö joka muotoiltiin seuraavasti:
"Elektroniset parit ottavat atomin valenssikuorella sellaisen järjestelyn, jossa ne ovat mahdollisimman kaukana toisistaan, eli elektroniparit käyttäytyvät kuin hylkivät toisiaan."Toinen sääntö on se "kaikkien valenssielektronikuoreen sisältyvien elektroniparien katsotaan olevan samalla etäisyydellä ytimestä".
Hybridisaatiotyypit
sp-hybridisaatio
Esiintyy, kun sekoitetaan yksi s- ja yksi p-orbitaali. Muodostuu kaksi ekvivalenttia sp-atomiorbitaalia, jotka sijaitsevat lineaarisesti 180 asteen kulmassa ja suunnataan eri suuntiin hiiliatomin ytimestä. Kaksi jäljellä olevaa ei-hybridi-p-orbitaalia sijaitsevat keskenään kohtisuorassa tasossa ja osallistuvat π-sidosten muodostumiseen tai ovat yksinäisten elektroniparien miehittämiä.
sp 2 -hybridisaatio
Esiintyy, kun sekoitetaan yksi s- ja kaksi p-orbitaalia. Muodostetaan kolme hybridiorbitaalia, joiden akselit sijaitsevat samassa tasossa ja suunnataan kolmion kärkiin 120 asteen kulmassa. Ei-hybridi p-atomiorbitaali on kohtisuorassa tasoon nähden ja osallistuu pääsääntöisesti π-sidosten muodostumiseen
sp 3 -hybridisaatio
Esiintyy, kun sekoitetaan yksi s- ja kolme p-orbitaalia, jolloin muodostuu neljä samanmuotoista ja -energiaista sp3-hybridiorbitaalia. Ne voivat muodostaa neljä σ-sidosta muiden atomien kanssa tai olla täynnä yksittäisiä elektronipareja.
Sp3-hybridiorbitaalien akselit on suunnattu säännöllisen tetraedrin kärkiin. Niiden välinen tetraedrikulma on 109°28", mikä vastaa pienintä elektronien hylkimisenergiaa. Sp3-orbitaalit voivat myös muodostaa neljä σ-sidosta muiden atomien kanssa tai täyttyä jakamattomilla elektronipareilla.
Hybridisaatio ja molekyyligeometria
Ajatukset atomiorbitaalien hybridisaatiosta ovat Gillespie-Nyholmin elektronparien hylkimisteorian taustalla. Jokainen hybridisaatiotyyppi vastaa keskusatomin hybridiorbitaalien tiukasti määriteltyä avaruudellista orientaatiota, mikä mahdollistaa sen käytön stereokemiallisten käsitteiden perustana maailmassa. orgaaninen kemia.
Taulukossa on esimerkkejä yleisimpien hybridisaatiotyyppien ja molekyylien geometrisen rakenteen välisestä vastaavuudesta olettaen, että kaikki hybridiorbitaalit osallistuvat kemiallisten sidosten muodostumiseen (ei ole jakamattomia elektronipareja).
| Hybridisaation tyyppi | Määrä hybridiradat |
Geometria | Rakenne | Esimerkkejä |
|---|---|---|---|---|
| sp | 2 | Lineaarinen | BeF 2, CO 2, NO 2+ | |
| sp 2 | 3 | kolmion muotoinen |  |
BF 3, NO 3 -, CO 3 2- |
| sp 3 | 4 | tetraedrinen |  |
CH4, Cl04-, SO42-, NH4+ |
| dsp2 | 4 | tasainen neliö |  |
Ni(CO)4, XeF4 |
| sp 3 d | 5 | Hexahedral |  |
PCl 5, AsF 5 |
| sp 3 d 2 | 6 | Octahedral |  |
SF 6 , Fe(CN) 6 3-, CoF 6 3- |
Linkit
Kirjallisuus
- Pauling L. Kemiallisen sidoksen luonne / Per. englannista. M. E. Djatkina. Ed. prof. Ja K. Syrkina. - M.; L.: Goshimizdat, 1947. - 440 s.
- Pauling L. Yleinen kemia. Per. englannista. - M .: Mir, 1974. - 846 s.
- Minkin V. I., Simkin B. Ya., Minyaev R. M. Molekyylien rakenteen teoria. - Rostov-on-Don: Phoenix, 1997. - S. 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
- Gillespie R. Molekyylien geometria / Per. englannista. E. Z. Zasorina ja V. S. Mastryukov, toim. Yu.A. Pentina. - M .: Mir, 1975. - 278 s.
Katso myös
Huomautuksia
Wikimedia Foundation. 2010 .
Atomiorbitaalien hybridisaatio ja molekyylien geometria
Yli kahdesta atomista koostuvan molekyylin tärkeä ominaisuus on sen geometrinen kokoonpano. Se on määritelty keskinäinen järjestely atomikiertoradat, jotka osallistuvat kemiallisten sidosten muodostumiseen.
Elektronipilvien päällekkäisyys on mahdollista vain tietyllä elektronipilvien keskinäisellä orientaatiolla; tässä tapauksessa limitysalue sijaitsee tietyssä suunnassa vuorovaikutuksessa olevien atomien suhteen.
Taulukko 1 Orbitaalien hybridisaatio ja molekyylien tilakonfiguraatio
Virittyneen berylliumatomin konfiguraatio on 2s 1 2p 1 , virittyneen booriatomin - 2s 1 2p 2 ja virittyneen hiiliatomin - 2s 1 2p 3 . Siksi voimme olettaa, että kemiallisten sidosten muodostumiseen eivät voi osallistua samat, vaan erilaiset atomiradat. Esimerkiksi sellaisissa yhdisteissä kuin BeCl 2 , BeCl 3, CCl 4 tulisi olla sidoksia, joiden vahvuus ja suunta on erilainen, ja p-orbitaalien σ-sidosten tulisi olla vahvempia kuin s-orbitaalien sidosten, koska p-orbitaaleille on suotuisammat olosuhteet päällekkäisyydelle. Kokemus kuitenkin osoittaa, että molekyyleissä, jotka sisältävät keskusatomeja, joilla on erilaiset valenssiorbitaalit (s, p, d), kaikki sidokset ovat ekvivalentteja. Slater ja Pauling selittivät tämän. He tulivat siihen tulokseen, että erilaiset kiertoradat, jotka eivät ole kovin erilaisia energialtaan, muodostavat vastaavan määrän hybridiradat. Hybridi- (seka-) kiertoradat muodostuvat eri atomiorbitaaleista. Hybridiorbitaalien lukumäärä on yhtä suuri kuin hybridisaatioon osallistuvien atomiorbitaalien lukumäärä. Hybridiradat ovat samat elektronipilven muodoltaan ja energialtaan. Verrattuna atomikiertoradalle ne ovat pidennetympiä kemiallisten sidosten muodostumissuunnassa ja aiheuttavat siksi paremman elektronipilvien päällekkäisyyden.
Atomiorbitaalien hybridisaatio vaatii energiaa, joten eristetyssä atomissa olevat hybridiradat ovat epävakaita ja taipumus muuttua puhtaiksi AO:iksi. Kun kemiallisia sidoksia muodostuu, hybridiorbitaalit stabiloituvat. Hybridiorbitaalien muodostamien vahvempien sidosten ansiosta järjestelmästä vapautuu enemmän energiaa ja siten järjestelmästä tulee vakaampi.
sp-hybridisaatiota tapahtuu esimerkiksi Be-, Zn-, Co- ja Hg(II)halogenidien muodostumisessa. SISÄÄN valenssitila kaikki metallihalogenidit sisältävät s- ja p-parittomia elektroneja vastaavalla energiatasolla. Kun molekyyli muodostuu, yksi s- ja yksi p-orbitaali muodostavat kaksi hybridi-sp-orbitaalia 180 o kulmassa.
Kuva 3 sp hybridiradat
Kokeelliset tiedot osoittavat, että kaikki Be-, Zn-, Cd- ja Hg(II)halogenidit ovat lineaarisia ja molemmat sidokset ovat samanpituisia.
sp 2 -hybridisaatio
Yhden s-orbitaalin ja kahden p-orbitaalin hybridisaation tuloksena muodostuu kolme hybridi-sp 2 -orbitaalia, jotka sijaitsevat samassa tasossa 120° kulmassa toisiinsa nähden. Tämä on esimerkiksi BF 3 -molekyylin konfiguraatio:
Kuva 4 sp 2 -hybridisaatio
sp 3 -hybridisaatio
sp 3 -hybridisaatio on ominaista hiiliyhdisteille. Yhden s-orbitaalin ja kolmen hybridisaation seurauksena
p-orbitaalit muodostavat neljä hybridi-sp 3 -orbitaalia, jotka on suunnattu tetraedrin kärkiin orbitaalien välisellä kulmalla 109,5 o. Hybridisaatio ilmenee hiiliatomin sidosten täydellisenä vastaavuudessa muiden atomien kanssa yhdisteissä, esimerkiksi CH4:ssä, CCl4:ssä, C(CH3)4:ssä jne.
Kuva 5 sp 3 -hybridisaatio
Jos kaikki hybridiorbitaalit ovat sitoutuneet samoihin atomeihin, sidokset eivät eroa toisistaan. Muissa tapauksissa esiintyy pieniä poikkeamia normaaleista sidoskulmista. Esimerkiksi vesimolekyylissä H 2 O happi - sp 3 -hybridi, sijaitsee epäsäännöllisen tetraedrin keskellä, jonka huipuilta "näkee" kaksi vetyatomia ja kaksi yksinäistä elektroniparia (kuva 2). Molekyylin muoto on kulmikas, jos tarkastellaan atomien keskuksia. HOH:n sidoskulma on 105°, mikä on melko lähellä teoreettinen arvo 109 noin.
Kuva 6 sp 3 -hybridisaatio happi- ja typpiatomien molekyyleissä a) H 2 O ja b) NCl 3.
Jos hybridisaatiota ("kohdistus" O-H-sidokset), HOH-sidoskulma olisi 90°, koska vetyatomit olisivat kiinnittyneet kahteen keskenään kohtisuoraan p-orbitaaliin. Tässä tapauksessa maailmamme näyttäisi todennäköisesti täysin erilaiselta.
Hybridisaatioteoria selittää ammoniakkimolekyylin geometrian. 2s- ja kolmen 2p-typpiorbitaalin hybridisaation tuloksena muodostuu neljä sp3-hybridiorbitaalia. Molekyylin konfiguraatio on vääristynyt tetraedri, jossa kolme hybridiorbitaalia osallistuu kemiallisen sidoksen muodostumiseen, ja neljäs elektroniparilla ei. väliset kulmat N-H-sidokset ei ole yhtä suuri kuin 90 o kuten pyramidissa, mutta ei yhtä suuri kuin 109,5 o, mikä vastaa tetraedria.
Kuva 7 sp 3 - hybridisaatio ammoniakkimolekyylissä
Kun ammoniakki on vuorovaikutuksessa vetyionin kanssa, muodostuu luovuttaja-akseptori-vuorovaikutuksen seurauksena ammoniumioni, jonka konfiguraatio on tetraedri.
Hybridisaatio selittää myös kulman välisen eron O-H-sidokset nurkassa olevaan vesimolekyyliin. 2s ja kolmen 2p happiorbitaalin hybridisaation tuloksena muodostuu neljä sp 3 -hybridiorbitaalia, joista vain kaksi osallistuu kemiallisen sidoksen muodostumiseen, mikä johtaa tetraedria vastaavan kulman vääristymiseen.
Kuva 8 sp 3 -hybridisaatio vesimolekyylissä
Hybridisaatio voi sisältää paitsi s- ja p-, myös d- ja f-orbitaalit.
Sp 3 d 2 -hybridisaatiolla muodostuu 6 ekvivalenttipilveä. Se havaitaan yhdisteissä, kuten 4-, 4-. Tässä tapauksessa molekyylillä on oktaedrin konfiguraatio:
Riisi. 9 d 2 sp 3 -hybridisaatio ionissa 4-
Ajatukset hybridisaatiosta mahdollistavat sellaisten molekyylien rakenteen piirteiden ymmärtämisen, joita ei voi selittää millään muulla tavalla.
Atomiorbitaalien (AO) hybridisaatio johtaa elektronipilven siirtymiseen sidoksen muodostumisen suuntaan muiden atomien kanssa. Tämän seurauksena hybridiorbitaalien päällekkäiset alueet osoittautuvat suuremmiksi kuin puhtailla kiertoradoilla ja sidoslujuus kasvaa.
Ohje
Tarkastellaan yksinkertaisimman tyydyttyneen hiilivedyn, metaanin, molekyyliä. Se näyttää tältä: CH4. Molekyylin tilamalli on tetraedri. Hiiliatomi muodostaa sidoksia neljän vetyatomin kanssa, jotka ovat täsmälleen samat pituudeltaan ja energialtaan. Niissä yllä olevan esimerkin mukaan osallistuu 3 - P elektronia ja 1 S - elektroni, jonka kiertorata alkoi tapahtuneen seurauksena täsmälleen vastata kolmen muun elektronin kiertoradat. Tämän tyyppistä hybridisaatiota kutsutaan sp^3-hybridisaatioksi. Se kuuluu kaikkeen äärimmäiseen.
Mutta yksinkertaisin tyydyttymättömän edustaja - eteeni. Sen kaava on seuraava: C2H4. Millainen hybridisaatio on ominaista tämän aineen molekyylin hiilelle? Tämän seurauksena muodostuu kolme orbitaalia epäsymmetristen "kahdeksan" muodossa, jotka sijaitsevat samassa tasossa 120 ^ 0 kulmassa toisiinsa nähden. Ne muodostuivat 1 - S ja 2 - P elektroneista. Viimeinen 3. P - elektroni ei muuttanut kiertorataa, eli se pysyi säännöllisen "kahdeksan" muodossa. Tämän tyyppistä hybridisaatiota kutsutaan sp^2-hybridisaatioksi.
Miten sidokset muodostuvat molekyylissä? Jokaisen atomin kaksi hybridisoitunutta orbitaalia liittyi kahden vetyatomin kanssa. Kolmas hybridisoitunut orbitaali muodosti sidoksen toisen saman kiertoradan kanssa. Ovatko loput R-kiertoradat? Ne "vetyvät" toisiinsa molemmilla puolilla molekyylin tasoa. Hiiliatomien välille on muodostunut sidos. Sp^2 on luontainen atomeille, joissa on "kaksoissidos".
Ja mitä asetyleenimolekyylissä tapahtuu? Sen kaava on seuraava: C2H2. Jokaisessa hiiliatomissa hybridisoituu vain kaksi elektronia: 1 - S ja 1 - P. Loput kaksi säilyttivät kiertoradat "säännöllisten kahdeksoiden" muodossa, jotka limittyvät molekyylin tasossa ja sen molemmilla puolilla. Tästä syystä tämäntyyppistä hybridisaatiota kutsutaan sp - hybridisaatioksi. Se on luontainen atomeille, joissa on kolmoissidos.
Kaikki sanat, joka on olemassa tietyllä kielellä, voidaan jakaa useisiin ryhmiin. Tämä on tärkeää määritettäessä sekä merkitystä että kielioppifunktioita. sanat. Sen määrittäminen tietylle henkilölle tyyppi, voit muokata sitä sääntöjen mukaan, vaikka et olisi nähnyt sitä ennen. Elementtityypit sanat leksikologia käsittelee kielen rnogo-koostumusta.
Tarvitset
- - teksti;
- - sanakirja.
Ohje
Valitse sana, jonka haluat kirjoittaa. Sen kuulumisella yhteen tai toiseen puheenosaan ei ole vielä merkitystä, samoin kuin sen muoto ja toiminta lauseessa. Se voi olla täysin mikä tahansa sana. Jos sitä ei ole ilmoitettu tehtävässä, kirjoita ensimmäinen, joka vastaan tulee. Selvitä, nimeääkö se objektin, laadun, toiminnon vai ei. Tätä asetusta varten kaikki sanat on jaettu merkitseviin, pronominaalisiin, numeroihin, palveluun ja väliin. Ensimmäiseen tyyppi sisältää substantiivit, adjektiivit, verbit ja . Ne osoittavat esineiden, ominaisuuksien ja toimien nimiä. Toinen sanatyyppi, jolla on nimeämistoiminto, on pronominaali. Mahdollisuus nimetä puuttuu , välilause- ja palvelutyypeistä. Nämä ovat suhteellisen pieniä sanaryhmiä, mutta niitä on kaikissa.
Päätä, voitko annettu sana ilmaista käsitettä. Tällä ominaisuudella on sanat merkittävän tyypin merkittäviä yksiköitä, koska ne muodostavat minkä tahansa kielen käsitteellisen alueen. Mikä tahansa numero kuuluu kuitenkin myös käsitteiden luokkaan, ja vastaavasti myös tämä toiminto. Myös funktionaalisilla sanoilla on se, mutta pronomineilla ja välilauseilla ei.
Mieti, millainen sana olisi, jos se olisi lauseessa. Voiko se olla? Se voi olla mikä tahansa merkityksellinen sana. Mutta tämä mahdollisuus on myös sisällä, samoin kuin numerossa. Ja tässä ovat viralliset sanat ovat apurooli, ne eivät voi olla aihe, eivätkä lauseen toissijaiset jäsenet, samoin kuin välipuheet.
Mukavuuden vuoksi voit tehdä levyn, jossa on neljä saraketta, joissa on kuusi riviä. Nimeä ylärivillä vastaavat sarakkeet "Sanojen tyypit", "Nimi", "Konsepti" ja "Voi olla lauseen jäsen". Kirjoita ensimmäiseen vasempaan sarakkeeseen sanatyyppien nimet, niitä on yhteensä viisi. Selvitä, mitkä funktiot annetulla sanalla on ja mitkä eivät. Kirjoita oikeaan sarakkeeseen plussat ja. Jos kaikissa kolmessa sarakkeessa on plussaa, tämä on merkittävä tyyppi. Pronominaaliset plusmerkit ovat ensimmäisessä ja kolmannessa sarakkeessa sekä toisessa ja kolmannessa sarakkeessa. Palvelu sanat voivat vain ilmaista käsitteen, eli niillä on yksi plus toisessa sarakkeessa. Vastakkaiset välihuomautukset kaikissa kolmessa sarakkeessa tulevat olemaan miinuksia.
Liittyvät videot
Hybridisaatio on prosessi, jossa hankitaan hybridejä - kasveja tai eläimiä, jotka ovat peräisin risteytymisestä erilaisia lajikkeita ja rodut. Sana hybridi (hybrida) kanssa Latina käännettynä "sekoitukseksi".
Hybridisaatio: luonnollinen ja keinotekoinen
Hybridisaatioprosessi perustuu eri yksilöiden eri solujen geneettisen materiaalin yhdistämiseen yhdessä solussa. Ero on intraspesifisellä ja etäisellä, jossa eri genomien yhteys tapahtuu. Luonnossa luonnollista hybridisaatiota on tapahtunut ja tapahtuu edelleen ilman ihmisen puuttumista koko ajan. Juuri lajin sisällä risteytymällä kasvit muuttuivat ja paranivat, ja uusia eläinlajeja ja -rotuja ilmestyi. Näkökulmasta katsottuna tapahtuu DNA:n, nukleiinihappojen hybridisaatiota, muutoksia atomi- ja intraatomitasolla.
Akateemisessa kemiassa hybridisaatio ymmärretään aineen molekyyleissä olevien atomiorbitaalien spesifisenä vuorovaikutuksena. Mutta tämä ei ole todellinen fyysinen prosessi, vaan vain hypoteettinen malli, käsite.
Hybridit kasvinviljelyssä
Vuonna 1694 saksalainen tiedemies R. Camerarius ehdotti keinotekoista hankkimista. Ja vuonna 1717 englantilainen T. Fairchild risteili ensimmäisen kerran erityyppiset neilikat. Nykyään suoritetaan kasvien spesifistä hybridisaatiota korkeatuottoisten tai mukautuneiden, esimerkiksi pakkasenkestävien lajikkeiden saamiseksi. Muotojen ja lajikkeiden hybridisaatio on yksi kasvinjalostuksen menetelmistä. Siten on luotu valtava määrä nykyaikaisia viljelykasvilajikkeita.
Kaukaisella hybridisaatiolla, kun edustajat risteytetään erilaisia tyyppejä ja on olemassa erilaisten genomien yhdistelmä, tuloksena saadut hybridit eivät useimmissa tapauksissa anna jälkeläisiä eivätkä tuota heikkolaatuisia risteytyksiä. Siksi ei ole järkevää jättää puutarhaan kypsyneiden hybridikurkkujen siemeniä ja ostaa joka kerta niiden siemeniä erikoisliikkeestä.
Valinta karjankasvatuksessa
Maailmassa tapahtuu myös luonnollista hybridisaatiota, sekä lajin sisäistä että etäistä. Muulit ovat olleet ihmiselle tuttuja kaksituhatta vuotta ennen aikakauttamme. Ja tällä hetkellä muulia ja hennyä käytetään kotitaloudessa suhteellisen halvana työeläimenä. Totta, tällainen hybridisaatio on spesifistä, joten hybridiurokset syntyvät välttämättä steriileinä. Naaraat antavat erittäin harvoin jälkeläisiä.
Muuli on tamman ja aasin hybridi. Orin ja aasin risteyttämisestä saatua hybridiä kutsutaan hinnyksi. Muulit on erityisesti kasvatettu. Ne ovat pitkiä ja vahvempia kuin hinny.
Ja tässä on risteys kotikoira suden kanssa oli hyvin yleinen harrastus metsästäjien keskuudessa. Sitten tuloksena saaduille jälkeläisille tehtiin lisävalinta, minkä seurauksena luotiin uusia koiraroduja. Nykyään eläinjalostus on tärkeä osa kotieläinteollisuuden menestystä. Hybridisaatio suoritetaan määrätietoisesti, keskittyen määritettyihin parametreihin.
Kovalenttinen sidos on yleisin orgaanisten aineiden maailmassa, sille on ominaista kylläisyys, polarisoituvuus ja suuntautuminen avaruudessa.
Kovalenttisen sidoksen kyllästyminen on, että atomin muodostamien yhteisten elektroniparien lukumäärä on rajoitettu. Tästä johtuen kovalenttisilla yhdisteillä on tiukasti määritelty koostumus. Siksi esimerkiksi H2-, N2-, CH4-molekyylejä on, mutta H3-, N4-, CH5-molekyylejä ei ole.
Kovalenttisen sidoksen polarisoituvuus piilee molekyylien (ja niissä olevien yksittäisten sidosten) kyvyssä muuttaa polariteettiaan ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta - polarisoitua.
Polarisoinnin seurauksena ei-polaariset molekyylit voivat muuttua polaarisiksi ja polaariset voivat muuttua vielä polaarisemmiksi yksittäisten sidosten täydelliseen katkeamiseen ionien muodostumisen myötä:
Kovalenttisen sidoksen orientaatio johtuu siitä, että p-, d- ja f-pilvet ovat tietyllä tavalla orientoituneet avaruudessa. Kovalenttisen sidoksen suunta vaikuttaa aineiden molekyylien muotoon, niiden kokoon, atomien välisiin etäisyyksiin, valenssikulmaan eli molekyylien geometriaan.
Täydellisempi ymmärrys orgaanisten ja molekyylien muodosta epäorgaaniset aineet voidaan koota atomiorbitaalien hybridisaatiohypoteesin perusteella. L. Pauling (USA) ehdotti, että se selittäisi, mikä on perustettu fyysisiä menetelmiä aineiden tutkimukset kaikkien kemiallisten sidosten vastaavuudesta ja niiden symmetrisestä järjestelystä suhteessa CH 4, BF 3, BeCl 2 -molekyylien keskustaan. σ-sidosten muodostumisen keskusatomista (C, B, Be) olisi pitänyt osallistua elektroneja, jotka sijaitsevat eri osavaltiot(s ja p), joten ne eivät voi olla vastaavia. Teoria osoittautui kykenemättömäksi selittämään tosiasioita, syntyi ristiriita, joka ratkaistiin uuden hypoteesin avulla. Tämä on yksi esimerkeistä, jotka osoittavat ihmisten tietämyksen kehittymisen ympäröivästä maailmasta, mahdollisuuden tunkeutua yhä syvemmälle ilmiöiden olemukseen.
Tutustuit orgaanisen kemian aikana atomikiertoradan hybridisaatiohypoteesiin hiiliatomin esimerkin avulla. Muista tämä uudelleen.
Kun metaanimolekyyli CH 4 muodostuu, hiiliatomi siirtyy perustilasta virittyneeseen:
Virittyneen hiiliatomin ulompi elektronikerros sisältää yhden s- ja kolme paritonta p-elektronia, jotka muodostavat neljä σ-sidosta neljän vetyatomin s-elektronin kanssa. Tässä tapauksessa on odotettavissa, että kolmen C-H-sidoksen, jotka muodostuvat hiiliatomin kolmen p-elektronin pariutumisen seurauksena kolmen vetyatomin kolmen s-elektronin kanssa (s-p σ-sidos), tulisi erota neljännestä ( s-s) sidos lujuudessa, pituudessa, suunnassa. Tutkimus metaanimolekyylien elektronitiheydestä osoittaa, että kaikki sen molekyylin sidokset ovat ekvivalentteja ja suunnattu kohti tetraedrin kärkeä (kuva 10). Atomiorbitaalien hybridisaation hypoteesin mukaan metaanimolekyylin neljä kovalenttista sidosta muodostuu, ei hiiliatomin "puhtaiden" s- ja p-pilvien, vaan niin sanotun hybridin, ts. , keskiarvo, vastaavat elektronipilvet.
Riisi. 10. Metaanimolekyylin pallo ja tikku -malli
Tämän mallin mukaan hybridiatomiorbitaalien lukumäärä on yhtä suuri kuin alkuperäisten "puhtaiden" kiertoratojen lukumäärä. Vastaavat hybridipilvet ovat geometrisesti edullisempia kuin s- ja p-pilvet, niiden elektronitiheys jakautuu eri tavalla, mikä tarjoaa täydellisemmän päällekkäisyyden vetyatomien s-pilvien kanssa kuin "puhtailla" s- ja p-pilvillä olisi.
Metaanimolekyylissä ja muissa alkaaneissa sekä kaikissa orgaanisten yhdisteiden molekyyleissä yksittäisen sidoksen kohdalla hiiliatomit ovat sp 3 -hybridisaatiotilassa, eli yksi s- ja kolme p-atomipilviä on läpikäynyt hybridisaatio hiiliatomissa ja neljä identtistä hybridi sp 3 -atomiorbitaalia pilvessä.
Hiiliatomin vastaavien neljän hybridi-sp 3 -pilven päällekkäisyyden seurauksena neljän vetyatomin s-pilven kanssa muodostuu tetraedrinen metaanimolekyyli, jossa on neljä identtistä σ-sidosta, jotka sijaitsevat 109°28" kulmassa ( kuva 11).
Riisi. yksitoista.
Kaaviot valenssielektronipilvien sp 3 -hybridisaatiosta (a) ja sidosten muodostumisesta metaanimolekyylissä (b)
Tämän tyyppinen atomien hybridisaatio ja siten tetraedrirakenne luonnehtivat myös hiilianalogin - piin yhdisteiden molekyylejä: SiH 4 , SiCl 4 .
Vesi- ja ammoniakkimolekyylien muodostumisen aikana tapahtuu myös happi- ja typpiatomien valenssiatomiorbitaalien sp 3 -hybridisaatiota. Kuitenkin, jos hiiliatomissa kaikki neljä hybridi-sp 3 -pilveä ovat yhteisten elektroniparien miehittämiä, niin typpiatomissa yksi sp 3 -pilvi on jaettu elektroniparilla ja happiatomissa ne jo kaksi sp 3 -pilveä ( kuva 12).
Riisi. 12.
Ammoniakin, veden ja fluorivedyn molekyylien muodot
Jakamattomien elektroniparien läsnäolo johtaa sidoskulmien pienenemiseen (taulukko 8) verrattuna tetraederisiin pareihin (109°28").
Taulukko 8
Yksinäisten elektroniparien lukumäärän ja molekyylien sidoskulman välinen suhde
sp 3 -Hybridisaatiota ei havaita vain monimutkaisten aineiden atomeille, vaan myös atomeille yksinkertaiset aineet. Esimerkiksi sellaisen hiilen allotrooppisen muunnelman atomit kuin timantti.
Joidenkin booriyhdisteiden molekyyleissä tapahtuu booriatomin valenssiatomiorbitaalien sp 2 -hybridisaatiota.
Herätetylle booriatomille hybridisaatioon osallistuu yksi s- ja kaksi p-orbitaalia, jolloin muodostuu kolme sp 2 -hybridiorbitaalia, vastaavien hybridipilvien akselit sijaitsevat tasossa 120° kulmassa toisiinsa nähden (kuva 11). . 13).
Riisi. 13.
Kaaviot 8p 2 -hybridisaatiosta ja sp 2 -pilvien järjestelystä avaruudessa
Siksi tällaisten yhdisteiden, esimerkiksi BF3:n, molekyyleillä on litteän kolmion muoto (kuvio 14).
Riisi. 14.
BF3-molekyylin rakenne
Kuten tiedät, orgaanisissa yhdisteissä sp 2 -hybridisaatio on ominaista hiiliatomeille alkeenimolekyyleissä kaksoissidoskohdassa, mikä selittää näiden molekyylien osien tasomaisen rakenteen, samoin kuin dieeni- ja areenimolekyylit. sp 2 -Hybridisaatiota havaitaan myös hiiliatomeissa ja sellaisessa hiilen allotrooppisessa modifikaatiossa kuin grafiitti.
Joidenkin berylliumyhdisteiden molekyyleissä havaitaan viritetyssä tilassa olevan berylliumatomin valenssiorbitaalien sp-hybridisaatiota.
Kaksi hybridipilveä on suunnattu suhteessa toisiinsa 180°:n kulmassa (kuva 15), ja siksi berylliumkloridi BeCl2-molekyylillä on lineaarinen muoto.
Riisi. 15.
Kaavioita sp-hybridisaatiosta ja sp-pilvien järjestelystä avaruudessa
Samanlainen atomiorbitaalien hybridisaatio on olemassa hiiliatomeille alkyyneissä - asetyleenisarjan hiilivedyissä - kolmoissidoksen kohdassa.
Tällainen orbitaalien hybridisaatio on tyypillistä hiiliatomeille toisessa sen allotrooppisessa modifikaatiossa - karbiinissa:
Taulukossa 9 esitetään molekyylien geometristen konfiguraatioiden tyypit, jotka vastaavat tiettyjä keskusatomin A kiertoradan hybridisaatiotyyppejä, ottaen huomioon vapaiden (sitoutumattomien) elektroniparien lukumäärän vaikutuksen.
Taulukko 9
Molekyylien geometriset konfiguraatiot, jotka vastaavat keskusatomin ulkoisten elektronien kiertoradan erilaisia hybridisaatiotyyppejä
Kysymykset ja tehtävät § 7:ään
- Hiilen, typen ja hapen vetyyhdisteiden molekyyleissä, joiden kaavat ovat CH 4, NH 3 ja H 2 O, epämetallien keskusatomien valenssiorbitaalit ovat sp 3 -hybridisaatiotilassa, mutta sidoskulmat sidosten välillä ovat erilaiset - 109 ° 28 "107 ° 30" ja 104 ° 27 ". Miten tämä voidaan selittää?
- Miksi grafiitti ja timantti eivät johda sähköä?
- Minkä geometrisen muodon kahden fluoridin - boorin ja typen (BF 3 ja NF 3) molekyyleillä on? Anna perusteltu vastaus.
- Piifluoridi SiF 4 -molekyylillä on tetraedrinen rakenne ja bromikloridi BCl 3 -molekyyli on tasoltaan kolmion muotoinen. Miksi?
