Ginagawang posible ng paraan ng valence bond na malinaw na ipaliwanag ang mga spatial na katangian ng maraming molekula. Gayunpaman, ang karaniwang ideya ng mga hugis ng mga orbital ay hindi sapat upang sagutin ang tanong kung bakit, kung ang gitnang atom ay may iba - s, p, d– valence orbitals, ang mga bono na nabuo nito sa mga molekula na may magkaparehong mga substituent ay lumalabas na katumbas sa kanilang enerhiya at spatial na katangian. Noong mga twenties ng ika-19 na siglo, iminungkahi ni Linus Pauling ang konsepto ng hybridization ng mga orbital ng elektron. Ang hybridization ay isang abstract na modelo ng pagkakahanay ng mga atomic orbital sa hugis at enerhiya.
Ang mga halimbawa ng hybrid na orbital na hugis ay ipinakita sa Talahanayan 5.
Talahanayan 5. Hybrid sp, sp 2 , sp 3 orbital
Ang konsepto ng hybridization ay maginhawang gamitin kapag ipinapaliwanag ang geometric na hugis ng mga molekula at ang laki ng mga anggulo ng bono (mga halimbawa ng mga gawain 2–5).
Algorithm para sa pagtukoy ng geometry ng mga molekula gamit ang pamamaraang BC:
A. Tukuyin ang gitnang atom at ang bilang ng mga σ-bond na may mga terminal na atom.
b. Iguhit ang mga elektronikong pagsasaayos ng lahat ng mga atomo na bumubuo sa molekula at mga graphic na larawan ng mga panlabas na antas ng elektroniko.
V. Ayon sa mga prinsipyo ng pamamaraan ng BC, ang pagbuo ng bawat bono ay nangangailangan ng isang pares ng mga electron, sa pangkalahatang kaso, isa mula sa bawat atom. Kung walang sapat na hindi magkapares na mga electron para sa gitnang atom, dapat ipagpalagay ng isa ang paggulo ng atom sa paglipat ng isa sa mga pares ng mga electron sa isang mas mataas na antas ng enerhiya.
d. Ipagpalagay ang pangangailangan at uri ng hybridization, na isinasaalang-alang ang lahat ng mga bono at, para sa mga elemento ng unang yugto, mga hindi magkapares na mga electron.
e. Batay sa mga konklusyon sa itaas, iguhit ang mga electron orbital (hybrid o hindi) ng lahat ng mga atomo sa molekula at ang kanilang magkakapatong. Gumuhit ng konklusyon tungkol sa geometry ng molekula at ang tinatayang halaga ng mga anggulo ng bono.
f. Tukuyin ang antas ng polarity ng bono batay sa mga halaga ng electronegativity ng mga atomo (Talahanayan 6) Tukuyin ang pagkakaroon ng isang dipole moment batay sa lokasyon ng mga sentro ng gravity ng mga positibo at negatibong singil at/o simetrya ng molekula .
Talahanayan 6. Mga halaga ng electronegativity ng ilang elemento ayon kay Pauling
Mga halimbawa ng mga gawain
Ehersisyo 1. Ilarawan ang chemical bond sa CO molecule gamit ang BC method.
Solusyon (Larawan 25)
A. Iguhit ang mga elektronikong pagsasaayos ng lahat ng mga atomo na bumubuo sa molekula.
b. Upang makabuo ng isang bono, kinakailangan na lumikha ng mga pares ng elektron sa lipunan
Figure 25. Scheme ng bond formation sa isang CO molecule (walang orbital hybridization)
Konklusyon: Sa molekula ng CO mayroong isang triple bond C≡O
Para sa molekula ng CO, maaari nating ipagpalagay ang presensya sp-hybridization ng mga orbital ng parehong mga atomo (Larawan 26). Ang mga ipinares na electron na hindi kasama sa pagbuo ng bono ay matatagpuan sa sp-hybrid orbital.
 |  |
Figure 26. Scheme ng bond formation sa isang CO molecule (isinasaalang-alang ang hybridization ng mga orbital)
Gawain 2. Batay sa paraan ng BC, ipagpalagay ang spatial na istraktura ng molekula ng BeH 2 at tukuyin kung ang molekula ay isang dipole.
Ang solusyon sa problema ay ipinakita sa Talahanayan 7.
Talahanayan 7. Pagpapasiya ng geometry ng BeH 2 molecule
| Elektronikong pagsasaayos | Mga Tala | ||
| A. | Ang gitnang atom ay beryllium. Kailangan nitong bumuo ng dalawang ϭ-bond na may hydrogen atoms | ||
| b. | H: 1 s 1 Maging: 2 s 2 | Ang hydrogen atom ay may isang hindi pares na elektron, ang beryllium atom ay mayroong lahat ng mga electron nito na ipinares, dapat itong ilipat sa isang nasasabik na estado | |
| V. | H: 1 s 1 Maging*: 2 s 1 2p 1 | Kung ang isang hydrogen atom ay nagbuklod sa beryllium dahil sa 2 s-electron ng beryllium, at ang iba pa - dahil sa 2 p-electron ng beryllium, kung gayon ang molekula ay hindi magkakaroon ng simetrya, na hindi masiglang makatwiran, at ang Be–H na mga bono ay hindi magiging katumbas. | |
| G. | H: 1 s 1 Maging*: 2( sp) 2 | Dapat ipagpalagay na mayroon sp-hybridization | |
| d. | Dalawa sp-Ang mga hybrid na orbital ay matatagpuan sa isang anggulo ng 180°, ang BeH 2 molecule ay linear | ||
| e. |  | Electronegativity χ H = 2.1, χ Be = 1.5, samakatuwid ang bono ay covalent polar, ang density ng elektron ay inilipat sa hydrogen atom, isang maliit na negatibong singil δ– ang lilitaw dito. Sa beryllium atom δ+. Dahil ang mga sentro ng grabidad ng positibo at negatibong singil coincide (ito ay simetriko), ang molekula ay hindi isang dipole. |
Ang katulad na pangangatwiran ay makakatulong na ilarawan ang geometry ng mga molekula na may sp 2 - at sp 3-hybrid orbitals (Talahanayan 8).
Talahanayan 8. Geometry ng BF 3 at CH 4 na mga molekula
Gawain 3. Batay sa paraan ng BC, ipagpalagay ang spatial na istraktura ng molekula ng H 2 O at tukuyin kung ang molekula ay isang dipole. Mayroong dalawang posibleng solusyon, ipinakita ang mga ito sa talahanayan 9 at 10.
Talahanayan 9. Pagpapasiya ng geometry ng H 2 O molecule (nang walang orbital hybridization)
| Elektronikong pagsasaayos | Graphic na larawan panlabas na antas ng mga orbital | Mga Tala | |
| A. | |||
| b. | H: 1 s 1 O: 2 s 2 2p 4 |  | |
| V. | Mayroong sapat na mga electron na hindi magkapares upang makabuo ng dalawang ϭ bond na may mga atomo ng hydrogen. | ||
| G. | Maaaring mapabayaan ang hybridization | ||
| d. |  | ||
| e. |  |
Kaya, ang isang molekula ng tubig ay dapat magkaroon ng anggulo ng bono na humigit-kumulang 90°. Gayunpaman, ang anggulo sa pagitan ng mga bono ay humigit-kumulang 104°.
Ito ay maaaring ipaliwanag
1) pagtanggi ng mga atomo ng hydrogen na matatagpuan malapit sa isa't isa.
2) Hybridization ng mga orbital (Talahanayan 10).
Talahanayan 10. Pagpapasiya ng geometry ng molekula ng H 2 O (isinasaalang-alang ang hybridization ng mga orbital)
| Elektronikong pagsasaayos | Graphic na representasyon ng mga panlabas na antas ng orbital | Mga Tala | |
| A. | Ang gitnang atom ay oxygen. Kailangan nitong bumuo ng dalawang ϭ bond na may hydrogen atoms. | ||
| b. | H: 1 s 1 O: 2 s 2 2p 4 | | Ang isang hydrogen atom ay may isang hindi magkapares na elektron, at isang atom ng oxygen ay may dalawang hindi magkapares na mga electron. |
| V. | Ang isang hydrogen atom ay may isang hindi magkapares na elektron, at isang atom ng oxygen ay may dalawang hindi magkapares na mga electron. | ||
| G. | Ang isang anggulo ng 104° ay nagmumungkahi ng presensya sp 3-hybridization. | ||
| d. |  | Dalawa sp Ang 3-hybrid orbitals ay matatagpuan sa isang anggulo ng humigit-kumulang 109 °, ang H 2 O molekula ay malapit sa hugis sa isang tetrahedron, ang pagbaba sa anggulo ng bono ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng impluwensya ng electron non-bonding pares. | |
| e. | Electronegativity χ Н = 2.1, χ О = 3.5, samakatuwid ang bono ay covalent polar, ang density ng elektron ay inilipat sa oxygen atom, isang maliit na negatibong singil 2δ– ang lilitaw dito. Sa hydrogen atom δ+. Dahil ang mga sentro ng grabidad ng positibo at negatibong mga singil ay hindi nagtutugma (ito ay hindi simetriko), ang molekula ay isang dipole. |
Ang katulad na pangangatwiran ay nagpapahintulot sa isa na ipaliwanag ang mga anggulo ng bono sa molekula ng ammonia NH 3 . Hybridization na kinasasangkutan ng hindi nahahati mga pares ng elektron, ay karaniwang ipinapalagay lamang para sa mga orbital ng mga atomo ng mga elemento ng panahon II. Ang mga anggulo ng bono sa mga molekula H 2 S = 92°, H 2 Se = 91°, H 2 Te = 89°. Ang parehong ay sinusunod sa serye NH 3, РH 3, AsH 3. Kapag inilalarawan ang geometry ng mga molekulang ito, ayon sa kaugalian, hindi nila ginagamit ang konsepto ng hybridization, o ipinaliwanag nila ang pagbaba sa anggulo ng tetrahedral sa pamamagitan ng pagtaas ng impluwensya ng nag-iisang pares.
Konsepto ng hybridization
Konsepto ng hybridization ng valence atomic orbitals ay iminungkahi ng Amerikanong chemist na si Linus Pauling na sagutin ang tanong kung bakit, kung ang gitnang atom ay may iba't ibang (s, p, d) valence orbitals, ang mga bono na nabubuo nito sa mga polyatomic molecule na may parehong ligand ay magiging katumbas ng kanilang enerhiya at spatial na katangian.
Ang mga konsepto ng hybridization ay sentro sa paraan ng valence bond. Ang hybridization mismo ay hindi isang tunay na pisikal na proseso, ngunit isang maginhawang modelo lamang na nagbibigay-daan sa isa na ipaliwanag ang elektronikong istraktura ng mga molekula, lalo na ang hypothetical na mga pagbabago ng atomic orbitals sa panahon ng pagbuo ng isang covalent chemical bond, sa partikular, ang pagkakahanay ng mga haba. ng mga bono ng kemikal at mga anggulo ng bono sa molekula.
Ang konsepto ng hybridization ay matagumpay na inilapat sa husay na paglalarawan ng mga simpleng molekula, ngunit kalaunan ay pinalawak sa mas kumplikadong mga. Hindi tulad ng teorya ng molecular orbitals, hindi ito mahigpit na quantitative; halimbawa, hindi nito mahulaan ang photoelectron spectra ng kahit na simpleng mga molekula gaya ng tubig. Kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga layuning pamamaraan at sa sintetikong organikong kimika.
Ang prinsipyong ito ay makikita sa teorya ng Gillespie-Nyholm ng pagtanggi ng mga pares ng elektron. Una at karamihan mahalagang tuntunin na nabuo tulad ng sumusunod:
"Ang mga pares ng elektron ay nagpatibay ng isang kaayusan sa valence shell ng isang atom kung saan ang mga ito ay malayo hangga't maaari sa isa't isa, iyon ay, ang mga pares ng elektron ay kumikilos na parang pareho silang nagtataboy."Ang pangalawang tuntunin ay iyon "lahat ng mga pares ng elektron na kasama sa valence electron shell ay itinuturing na matatagpuan sa parehong distansya mula sa nucleus".
Mga uri ng hybridization
sp hybridization
Nangyayari kapag naghalo ang isang s- at isang p-orbital. Dalawang katumbas na sp-atomic na orbital ang nabuo, na matatagpuan nang linear sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng carbon atom. Ang dalawang natitirang non-hybrid p-orbitals ay matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano at lumalahok sa pagbuo ng mga π bond o sumasakop sa nag-iisang pares ng mga electron.
sp 2 hybridization
Nangyayari kapag naghalo ang isang s- at dalawang p-orbital. Ang tatlong hybrid na orbital ay nabuo na may mga palakol na matatagpuan sa parehong eroplano at nakadirekta sa mga vertices ng tatsulok sa isang anggulo ng 120 degrees. Ang non-hybrid p-atomic orbital ay patayo sa eroplano at, bilang panuntunan, ay kasangkot sa pagbuo ng mga π bond.
sp 3 hybridization
Nangyayari kapag naghalo ang isang s- at tatlong p-orbital, na bumubuo ng apat na sp3-hybrid na orbital na may pantay na hugis at enerhiya. Maaari silang bumuo ng apat na bono ng σ sa iba pang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.
Ang mga axes ng sp3-hybrid orbital ay nakadirekta patungo sa mga vertices ng isang regular na tetrahedron. Ang tetrahedral angle sa pagitan ng mga ito ay 109°28", na tumutugma sa pinakamababang electron repulsion energy. Gayundin, ang sp3 orbitals ay maaaring bumuo ng apat na σ bond sa ibang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.
Hybridization at molecular geometry
Ang konsepto ng hybridization ng atomic orbitals ay sumasailalim sa Gillespie-Nyholm theory ng electron pair repulsion. Ang bawat uri ng hybridization ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na spatial na oryentasyon ng mga hybrid na orbital ng gitnang atom, na nagpapahintulot na ito ay magamit bilang batayan para sa mga stereochemical na konsepto sa organikong kimika.
Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng pagsusulatan sa pagitan ng mga pinakakaraniwang uri ng hybridization at ang geometriko na istraktura ng mga molekula, sa ilalim ng pagpapalagay na ang lahat ng mga hybrid na orbital ay kasangkot sa pagbuo ng mga bono ng kemikal (walang nag-iisang pares ng elektron).
| Uri ng hybridization | Numero mga hybrid na orbital |
Geometry | Istruktura | Mga halimbawa |
|---|---|---|---|---|
| sp | 2 | Linear | BeF 2 , CO 2 , NO 2 + | |
| sp 2 | 3 | tatsulok |  |
BF 3, NO 3 -, CO 3 2- |
| sp 3 | 4 | Tetrahedral |  |
CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 + |
| dsp 2 | 4 | patag na parisukat |  |
Ni(CO)4, XeF4 |
| sp 3 d | 5 | Hexahedral |  |
PCl5, AsF5 |
| sp 3 d 2 | 6 | Octahedral |  |
SF 6, Fe(CN) 6 3-, CoF 6 3- |
Mga link
Panitikan
- Pauling L. Ang likas na katangian ng chemical bond / Transl. mula sa Ingles M. E. Dyatkina. Ed. ang prof. Y. K. Syrkina. - M.; L.: Goskhimizdat, 1947. - 440 p.
- Pauling L. Pangkalahatang kimika. Per. mula sa Ingles - M.: Mir, 1974. - 846 p.
- Minkin V. I., Simkin B. Ya., Minyaev R. M. Teorya ng istraktura ng molekular. - Rostov-on-Don: Phoenix, 1997. - P. 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
- Gillespie R. Geometry ng mga molekula / Transl. mula sa Ingles E. Z. Zasorina at V. S. Mastryukov, ed. Yu. A. Pentina. - M.: Mir, 1975. - 278 p.
Tingnan din
Mga Tala
Wikimedia Foundation. 2010.
Hybridization ng atomic orbitals at molecular geometry
Ang isang mahalagang katangian ng isang molekula na binubuo ng higit sa dalawang atomo ay ang nito geometric na pagsasaayos. Ito ay tinutukoy Kaugnay na posisyon atomic orbitals na kasangkot sa pagbuo ng mga kemikal na bono.
Ang pag-overlay ng mga ulap ng elektron ay posible lamang sa isang tiyak na oryentasyon ng mga ulap ng elektron; sa kasong ito, ang overlap na rehiyon ay matatagpuan sa isang tiyak na direksyon na may paggalang sa mga nakikipag-ugnayan na mga atomo.
Talahanayan 1 Hybridization ng mga orbital at spatial na pagsasaayos ng mga molekula
Ang isang excited na beryllium atom ay may configuration na 2s 1 2p 1, isang excited boron atom ay may configuration na 2s 1 2p 2, at isang excited na carbon atom ay may configuration na 2s 1 2p 3. Samakatuwid, maaari nating ipagpalagay na hindi pareho, ngunit ang iba't ibang mga atomic orbital ay maaaring lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Halimbawa, sa mga compound tulad ng BeCl 2, BeCl 3, CCl 4 dapat mayroong mga bono ng hindi pantay na lakas at direksyon, at ang mga σ-bond mula sa mga p-orbital ay dapat na mas malakas kaysa sa mga bono mula sa mga s-orbital, dahil para sa mga p-orbital mayroong mas kanais-nais na mga kondisyon para sa overlap. Gayunpaman, ipinapakita ng karanasan na sa mga molekula na naglalaman ng mga gitnang atomo na may iba't ibang mga orbital ng valence (s, p, d), lahat ng mga bono ay katumbas. Isang paliwanag para dito ay ibinigay nina Slater at Pauling. Napagpasyahan nila na ang iba't ibang mga orbital, na hindi masyadong naiiba sa enerhiya, ay bumubuo ng katumbas na bilang ng mga hybrid na orbital. Ang mga hybrid (halo-halong) orbital ay nabuo mula sa iba't ibang atomic orbitals. Ang bilang ng mga hybrid na orbital ay katumbas ng bilang ng mga atomic na orbital na kasangkot sa hybridization. Ang mga hybrid na orbital ay magkapareho sa hugis at enerhiya ng ulap ng elektron. Kung ikukumpara sa mga atomic orbital, ang mga ito ay mas pinahaba sa direksyon ng pagbuo ng mga kemikal na bono at samakatuwid ay nagbibigay ng mas mahusay na overlap ng mga ulap ng elektron.
Ang hybridization ng mga atomic orbital ay nangangailangan ng enerhiya, kaya ang mga hybrid na orbital sa isang nakahiwalay na atom ay hindi matatag at may posibilidad na maging purong AO. Kapag nabuo ang mga bono ng kemikal, ang mga hybrid na orbital ay nagpapatatag. Dahil sa mas malakas na mga bono na nabuo ng mga hybrid na orbital, mas maraming enerhiya ang inilabas mula sa system at samakatuwid ang sistema ay nagiging mas matatag.
Ang sp-hybridization ay nangyayari, halimbawa, sa panahon ng pagbuo ng Be, Zn, Co at Hg (II) halides. SA estado ng valence Lahat ng metal halides ay naglalaman ng s at p-unpares na mga electron sa naaangkop na antas ng enerhiya. Kapag nabuo ang isang molekula, ang isang s at isang p orbital ay bumubuo ng dalawang hybrid sp orbital sa isang anggulo na 180 degrees.
Fig.3 sp hybrid na orbital
Ipinapakita ng pang-eksperimentong data na ang Be, Zn, Cd at Hg(II) halides ay lahat ng linear at ang parehong mga bono ay may parehong haba.
sp 2 hybridization
Bilang resulta ng hybridization ng isang s-orbital at dalawang p-orbitals, tatlong hybrid sp 2 orbitals ang nabuo, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120 o sa bawat isa. Ito ay, halimbawa, ang pagsasaayos ng molekula ng BF 3:
Fig.4 sp 2 hybridization
sp 3 hybridization
Ang sp 3 hybridization ay katangian ng mga carbon compound. Bilang resulta ng hybridization ng one s orbital at three
p-orbitals, apat na hybrid sp 3 orbitals ang nabuo, na nakadirekta patungo sa vertices ng tetrahedron na may anggulo sa pagitan ng mga orbital na 109.5 o. Ang hybridization ay ipinakita sa kumpletong pagkakapareho ng mga bono ng isang carbon atom sa iba pang mga atomo sa mga compound, halimbawa, sa CH 4, CCl 4, C(CH 3) 4, atbp.
Fig.5 sp 3 hybridization
Kung ang lahat ng mga hybrid na orbital ay konektado sa parehong mga atomo, kung gayon ang mga bono ay hindi naiiba sa bawat isa. Sa ibang mga kaso, nangyayari ang mga bahagyang paglihis mula sa karaniwang mga anggulo ng bono. Halimbawa, sa molekula ng tubig H 2 O, ang oxygen - sp 3 -hybrid, ay matatagpuan sa gitna ng isang hindi regular na tetrahedron, sa mga vertices kung saan ang dalawang hydrogen atoms at dalawang nag-iisang pares ng mga electron ay "tumingin" (Fig. 2) . Ang hugis ng molekula ay angular kung titingnan mula sa mga sentro ng mga atomo. Ang anggulo ng bono ng HOH ay 105°, na medyo malapit sa teoretikal na halaga 109 o.
Fig.6 sp 3 - hybridization ng oxygen at nitrogen atoms sa mga molekula a) H 2 O at b) NCl 3.
Kung walang hybridization ("alignment" O-H bond), ang anggulo ng bono ng HOH ay magiging 90° dahil ang mga atomo ng hydrogen ay ikakabit sa dalawang magkaparehong patayo na p orbital. Sa kasong ito, maaaring magmukhang ganap na iba ang ating mundo.
Ipinapaliwanag ng teorya ng hybridization ang geometry ng molekula ng ammonia. Bilang resulta ng hybridization ng 2s at tatlong 2p orbitals ng nitrogen, apat na sp 3 hybrid orbitals ang nabuo. Ang pagsasaayos ng molekula ay isang pangit na tetrahedron, kung saan ang tatlong hybrid na orbital ay lumahok sa pagbuo ng isang kemikal na bono, ngunit ang ikaapat na may isang pares ng mga electron ay hindi. Mga anggulo sa pagitan N-H bond hindi katumbas ng 90° tulad ng sa isang pyramid, ngunit hindi rin katumbas ng 109.5°, na katumbas ng isang tetrahedron.
Fig.7 sp 3 - hybridization sa isang molekula ng ammonia
Kapag ang ammonia ay nakikipag-ugnayan sa isang hydrogen ion, bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng donor-acceptor, isang ammonium ion ay nabuo, ang pagsasaayos nito ay isang tetrahedron.
Ipinapaliwanag din ng hybridization ang pagkakaiba sa anggulo sa pagitan Mga koneksyon sa O-H sa sulok na molekula ng tubig. Bilang resulta ng hybridization ng 2s at tatlong 2p orbitals ng oxygen, apat na sp 3 hybrid orbitals ang nabuo, kung saan dalawa lamang ang kasangkot sa pagbuo ng isang kemikal na bono, na humahantong sa isang pagbaluktot ng anggulo na tumutugma sa tetrahedron .
Fig.8 sp 3 hybridization sa isang molekula ng tubig
Ang hybridization ay maaaring kasangkot hindi lamang sa mga s- at p-orbital, kundi pati na rin sa d- at f-orbitals.
Sa sp 3 d 2 hybridization, 6 na katumbas na ulap ang nabuo. Ito ay sinusunod sa mga compound tulad ng 4-, 4-. Sa kasong ito, ang molekula ay may pagsasaayos ng isang octahedron:
kanin. 9 d 2 sp 3 -hybridization sa ion 4-
Ginagawang posible ng mga ideya tungkol sa hybridization na maunawaan ang gayong mga tampok na istruktura ng mga molekula na hindi maipaliwanag sa anumang iba pang paraan.
Ang hybridization ng atomic orbitals (AO) ay humahantong sa isang displacement ng electron cloud sa direksyon ng pagbuo ng mga bono sa iba pang mga atom. Bilang resulta, ang mga overlap na lugar ng mga hybrid na orbital ay lumalabas na mas malaki kaysa sa mga purong orbital at ang lakas ng bono ay tumataas.
Mga tagubilin
Isaalang-alang ang molekula ng pinakasimpleng saturated hydrocarbon, methane. Mukhang ganito: CH4. Ang spatial na modelo ng molekula ay isang tetrahedron. Ang carbon atom ay bumubuo ng mga bono na may apat na hydrogen atoms na eksaktong magkapareho sa haba at enerhiya. Sa kanila, ayon sa halimbawa sa itaas, ang 3 - P electron at 1 S - electron ay lumahok, ang orbital na nagsimulang eksaktong tumutugma sa mga orbital ng iba pang tatlong electron bilang resulta ng nangyari. Ang ganitong uri ng hybridization ay tinatawag na sp^3 hybridization. Ito ay likas sa lahat ng panghuli.
Ngunit ang pinakasimpleng kinatawan ng mga unsaturated compound ay ethylene. Ang formula nito ay ang mga sumusunod: C2H4. Anong uri ng hybridization ang likas sa carbon sa molekula ng sangkap na ito? Bilang resulta, tatlong orbital ang nabuo sa anyo ng walang simetriko na "figure eights" na nakahiga sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120^0 sa bawat isa. Nabuo sila ng 1 - S at 2 - P na mga electron. Ang huling ika-3 P - electron ay hindi binago ang orbital nito, iyon ay, nanatili ito sa anyo ng isang regular na "walong". Ang ganitong uri ng hybridization ay tinatawag na sp^2 hybridization.
Paano nabuo ang mga bono sa isang molekula? Dalawang hybridized na orbital ng bawat atom ang nakipag-ugnayan sa dalawang hydrogen atoms. Ang ikatlong hybridized na orbital ay bumuo ng isang bono na may parehong orbital ng isa pa. At ang natitirang P orbitals? Sila ay "naakit" sa isa't isa sa magkabilang panig ng eroplano ng molekula. Isang bono ang nabuo sa pagitan ng mga carbon atom. Ito ay mga atomo na may "double" na bono na nailalarawan sa pamamagitan ng sp^2.
Ano ang nangyayari sa isang molekula ng acetylene o? Ang formula nito ay ang mga sumusunod: C2H2. Sa bawat carbon atom, dalawang electron lamang ang sumasailalim sa hybridization: 1 -S at 1 -P. Ang natitirang dalawa ay nagpapanatili ng mga orbital sa anyo ng "regular eights", overlapping" sa eroplano ng molekula at sa magkabilang panig nito. Iyon ang dahilan kung bakit ang ganitong uri ng hybridization ay tinatawag na sp - hybridization. Ito ay likas sa mga atom na may triple bond.
Lahat mga salita, na umiiral sa isang partikular na wika, ay maaaring hatiin sa ilang grupo. Ito ay mahalaga sa pagtukoy ng parehong kahulugan at grammatical function mga salita. Pag-uugnay nito sa isang tiyak uri, maaari mo itong baguhin ayon sa mga panuntunan, kahit na hindi mo pa ito nakita. Mga uri ng elemento mga salita Ang Lexicology ay tumatalakay sa komposisyon ng wika.
Kakailanganin mong
- - teksto;
- - diksyunaryo.
Mga tagubilin
Piliin ang salita na ang uri ay gusto mong tukuyin. Ang pag-aari nito sa isa o ibang bahagi ng pananalita ay hindi pa gumaganap ng isang papel, gayundin ang anyo at tungkulin nito sa isang pangungusap. Maaari itong maging ganap na anumang salita. Kung hindi ito nakasaad sa gawain, isulat ang una mong nadatnan. Tukuyin kung pinangalanan nito ang isang bagay, kalidad, aksyon o hindi. Para sa parameter na ito lahat mga salita ay nahahati sa nominative, pronominal, numeral, auxiliary at interjectional. Sa una uri isama ang mga pangngalan, pang-uri, pandiwa at . Ang mga ito ay mga pangalan ng mga bagay, katangian at kilos. Ang pangalawang uri ng mga salita na may function ng pagbibigay ng pangalan ay pronominal. Ang kakayahang magpangalan ay wala sa , interjection at mga uri ng serbisyo. Ang mga ito ay medyo maliit na grupo ng mga salita, ngunit ang mga ito ay nasa lahat.
Tukuyin kung kaya mo binigay na salita ipahayag ang isang konsepto. Ang function na ito ay magagamit para sa mga salita mga yunit ng denominatoryong uri, dahil sila ang bumubuo ng konseptong serye ng anumang wika. Gayunpaman, ang anumang numero ay kabilang din sa kategorya ng mga konsepto, at naaayon, nagdadala din ng function na ito. Mayroon din itong mga functional na salita, ngunit wala ang mga panghalip at interjections.
Isaalang-alang kung ano ang magiging hitsura ng salita kung ito ay nasa isang pangungusap. Maaaring ito ay? Maaari itong maging anumang makabuluhang salita. Ngunit pareho ang numeral at numeral ay may ganitong posibilidad. Ngunit ang mga opisyal mga salita gumaganap ng pantulong na tungkulin; hindi sila maaaring maging paksa, o pangalawang miyembro ng pangungusap, tulad ng mga interjections.
Para sa kaginhawahan, maaari kang lumikha ng isang talahanayan ng apat na hanay at anim na hanay. Sa itaas na hilera, lagyan ng label ang naaangkop na mga column na "Mga Uri ng Salita," "Pagpapangalan," "Konsepto," at "Maaaring Maging Bahagi ng Pangungusap." Sa unang kaliwang hanay, isulat ang mga pangalan ng mga uri ng salita, mayroong lima sa kanila. Tukuyin kung aling mga function ang isang ibinigay na salita at kung alin ang hindi. Maglagay ng mga plus at sa kaukulang mga column. Kung ang lahat ng tatlong mga haligi ay naglalaman ng mga plus, kung gayon ito ay isang makabuluhang uri. Ang mga pronominal na plus ay lilitaw sa una at ikatlong hanay, sa pangalawa at pangatlo. Serbisyo mga salita maaari lamang magpahayag ng isang konsepto, iyon ay, mayroon silang isang plus sa ikalawang hanay. Sa tapat ng mga interjections sa lahat ng tatlong hanay ay magkakaroon ng mga minus.
Video sa paksa
Ang hybridization ay ang proseso ng pagkuha ng hybrids - mga halaman o hayop na nagreresulta mula sa pagtawid iba't ibang uri at mga lahi. Ang salitang hybrid (hibrida) na may wikang Latin isinalin bilang "halo".
Hybridization: natural at artipisyal
Ang proseso ng hybridization ay batay sa pagsasama-sama ng genetic material mula sa iba't ibang mga cell mula sa iba't ibang mga indibidwal sa isang cell. Mayroong pagkakaiba sa pagitan ng intraspecific at malayo, kung saan nangyayari ang koneksyon ng iba't ibang genome. Sa kalikasan, ang natural na hybridization ay naganap at patuloy na nagaganap nang walang interbensyon ng tao. Ito ay sa pamamagitan ng pagtawid sa loob ng isang species na ang mga halaman ay nagbago at bumuti at ang mga bagong uri at lahi ng mga hayop ay lumitaw. Mula sa punto ng view, ang hybridization ng DNA, nucleic acid, mga pagbabago sa atomic at intra-atomic na antas ay nangyayari.
Sa akademikong kimika, ang hybridization ay tumutukoy sa tiyak na pakikipag-ugnayan ng mga atomic orbital sa mga molekula ng bagay. Ngunit ito ay hindi isang tunay na pisikal na proseso, ngunit isang hypothetical na modelo lamang, konsepto.
Mga hybrid sa produksyon ng pananim
Noong 1694, iminungkahi ng Aleman na siyentipiko na si R. Camerarius ang paggawa ng artipisyal. At noong 1717, unang tumawid ang English T. Fairchild sa iba't ibang uri ng carnation. Ngayon, ang intraspecific hybridization ng mga halaman ay isinasagawa upang makakuha ng mataas na ani o inangkop, halimbawa, mga varieties na lumalaban sa hamog na nagyelo. Ang hybridization ng mga form at varieties ay isa sa mga paraan ng pag-aanak ng halaman. Sa ganitong paraan, isang malaking bilang ng mga modernong uri ng mga pananim na pang-agrikultura ang nalikha.
Sa panahon ng malayong hybridization, kapag ang mga kinatawan ay tumawid iba't ibang uri at magkakaibang mga genome ay pinagsama, ang mga nagreresultang hybrid sa karamihan ng mga kaso ay hindi gumagawa ng mga supling o gumagawa ng mga krus na may mababang kalidad. Iyon ang dahilan kung bakit walang punto sa pag-iwan ng mga buto ng hybrid na mga pipino na hinog sa hardin, at pagbili ng kanilang mga buto sa isang dalubhasang tindahan sa bawat oras.
Pag-aanak sa mga hayop
Sa mundo, nagaganap din ang natural na hybridization, parehong intraspecific at malayo. Ang mga mula ay kilala ng tao dalawang libong taon bago ang ating panahon. At sa kasalukuyan, ang mule at hinny ay ginagamit sa mga kabahayan bilang medyo murang nagtatrabaho na mga hayop. Totoo, ang gayong hybridization ay interspecific, kaya ang mga male hybrids ay kinakailangang ipinanganak na sterile. Ang mga babae ay napakabihirang makapagsilang ng mga supling.
Ang mule ay hybrid ng isang asno at asno. Ang hybrid na nakuha sa pamamagitan ng pagtawid sa isang kabayong lalaki at isang asno ay tinatawag na hinny. Ang mga mules ay espesyal na pinalaki. Sila ay mas matangkad at mas malakas kaysa sa isang hinny.
Ngunit ang pagtawid alagang aso na may lobo ay isang pangkaraniwang aktibidad sa mga mangangaso. Pagkatapos, ang mga nagresultang supling ay isinailalim sa karagdagang pagpili, na nagreresulta sa paglikha ng mga bagong lahi ng mga aso. Ngayon, ang pagpili ng hayop ay isang mahalagang bahagi ng tagumpay ng industriya ng paghahayupan. Ang hybridization ay isinasagawa nang may layunin, na nakatuon sa mga tinukoy na parameter.
Ang mga covalent bond ay ang pinakakaraniwan sa mundo ng mga organikong sangkap; ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng saturation, polarizability at directionality sa espasyo.
Ang saturation ng isang covalent bond ay nakasalalay sa katotohanan na ang bilang ng mga karaniwang pares ng elektron na maaaring mabuo ng isang partikular na atom ay limitado. Dahil dito, ang mga covalent compound ay may mahigpit na tinukoy na komposisyon. Samakatuwid, halimbawa, mayroong mga molekula H 2, N 2, CH 4, ngunit walang mga molekula H 3, N 4, CH 5.
Ang polarizability ng isang covalent bond ay nakasalalay sa kakayahan ng mga molecule (at indibidwal na mga bono sa kanila) na baguhin ang kanilang polarity sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field - upang maging polarized.
Bilang resulta ng polariseysyon, ang mga nonpolar na molekula ay maaaring maging polar, at ang mga polar ay maaaring maging mas polar, hanggang sa kumpletong pagkasira ng mga indibidwal na bono sa pagbuo ng mga ion:
Ang direksyon ng covalent bond ay dahil sa ang katunayan na ang p-, d- at f-clouds ay nakatuon sa isang tiyak na paraan sa espasyo. Ang direksyon ng isang covalent bond ay nakakaapekto sa hugis ng mga molekula ng mga sangkap, ang kanilang mga sukat, interatomic na distansya, anggulo ng bono, ibig sabihin, ang geometry ng mga molekula.
Isang mas kumpletong pag-unawa sa hugis ng mga molekula ng organic at mga di-organikong sangkap maaaring i-compile sa batayan ng hypothesis ng hybridization ng atomic orbitals. Ito ay iminungkahi ni L. Pauling (USA) na ipaliwanag kung ano ang itinatag gamit pisikal na pamamaraan pag-aaral ng mga sangkap, ang katotohanan ng pagkakapareho ng lahat ng mga bono ng kemikal at ang kanilang simetriko na pag-aayos na may kaugnayan sa gitna ng mga molekula CH 4, BF 3, BeCl 2. Sa bawat kaso, ang pagbuo ng mga bono ng σ mula sa gitnang atom (C, B, Be) ay dapat magsama ng mga electron na matatagpuan sa iba't ibang estado(s at p), kaya hindi sila maaaring maging katumbas. Ang teorya ay naging hindi maipaliwanag ang mga katotohanan; lumitaw ang isang kontradiksyon, na nalutas sa tulong ng isang bagong hypothesis. Ito ay isa sa mga halimbawa na nagpapakita ng landas ng pag-unlad ng kaalaman ng tao sa nakapaligid na mundo, ang posibilidad ng mas malalim na pagtagos sa kakanyahan ng mga phenomena.
Ipinakilala ka sa hypothesis ng hybridization ng atomic orbitals sa kurso ng organic chemistry gamit ang halimbawa ng carbon atom. Paalalahanan ka naming muli tungkol dito.
Kapag nabuo ang methane molecule CH 4, ang carbon atom ay napupunta mula sa ground state patungo sa excited:
Ang panlabas na electronic layer ng excited na carbon atom ay naglalaman ng isang s-electron at tatlong unpaired p-electrons, na bumubuo ng apat na σ-bond na may apat na s-electron ng hydrogen atoms. Sa kasong ito, dapat asahan na ang tatlong C--H bond na nabuo dahil sa pagpapares ng tatlong p-electron ng isang carbon atom na may tatlong s-electron ng tatlong hydrogen atoms (s-p σ bond) ay dapat magkaiba sa ikaapat (s-s). ) bono sa lakas , haba, direksyon. Ang isang pag-aaral ng densidad ng elektron sa mga molekula ng methane ay nagpapakita na ang lahat ng mga bono sa molekula nito ay katumbas at nakadirekta patungo sa mga vertices ng tetrahedron (Larawan 10). Ayon sa hypothesis ng hybridization ng atomic orbitals, ang apat na covalent bond ng methane molecule ay nabuo hindi sa pakikilahok ng "purong" s- at p-clouds ng carbon atom, ngunit sa pakikilahok ng tinatawag na hybrid, i.e. , katamtaman, katumbas na mga ulap ng elektron.
kanin. 10. Ball-and-stick na modelo ng methane molecule
Ayon sa modelong ito, ang bilang ng mga hybrid na atomic orbital ay katumbas ng bilang ng orihinal na "purong" orbital. Ang kaukulang mga hybrid na ulap ay may mas kanais-nais na geometric na hugis kaysa sa s- at p-cloud; ang kanilang density ng elektron ay iba-iba, na nagsisiguro ng isang mas kumpletong overlap sa mga s-cloud ng hydrogen atoms kaysa sa kaso para sa "purong" s- at p-ulap.
Sa molekula ng methane at sa iba pang mga alkanes, gayundin sa lahat ng mga molekula ng mga organikong compound, sa site ng isang solong bono, ang mga carbon atom ay nasa isang estado ng sp 3 hybridization, ibig sabihin, sa carbon atom, isang s- at tatlo Ang mga p-atomic na ulap ay sumailalim sa hybridization at apat ang nabuo na magkaparehong hybrid sp 3 -atomic orbitals ng ulap.
Bilang resulta ng overlap ng kaukulang apat na hybrid sp 3 na ulap ng carbon atom na may s cloud ng apat na hydrogen atoms, nabuo ang isang tetrahedral methane molecule na may apat na magkaparehong σ bond na matatagpuan sa isang anggulo na 109°28" (Fig. 11).
kanin. labing-isa.
Mga scheme ng sp 3 hybridization ng valence electron clouds (a) at ang pagbuo ng mga bond sa isang methane molecule (b)
Ang ganitong uri ng atomic hybridization at, dahil dito, ang istraktura ng tetrahedral ay mailalarawan din ang mga molekula ng mga compound ng carbon analogue - silikon: SiH 4, SiCl 4.
Sa panahon ng pagbuo ng mga molekula ng tubig at ammonia, ang sp 3 hybridization ng valence atomic orbitals ng oxygen at nitrogen atoms ay nangyayari din. Gayunpaman, kung ang carbon atom ay mayroong lahat ng apat na hybrid na sp 3 na ulap na inookupahan ng mga karaniwang pares ng elektron, kung gayon ang nitrogen atom ay may isang sp 3 na ulap na inookupahan ng isang solong pares ng elektron, at ang oxygen atom ay mayroon nang dalawang sp 3 na ulap na inookupahan ng mga ito (Fig . 12).
kanin. 12.
Mga hugis ng ammonia, tubig at mga molekula ng hydrogen fluoride
Ang pagkakaroon ng nag-iisang pares ng elektron ay humahantong sa pagbaba sa mga anggulo ng bono (Talahanayan 8) kumpara sa mga tetrahedral (109°28").
Talahanayan 8
Relasyon sa pagitan ng bilang ng nag-iisang pares ng elektron at ang anggulo ng bono sa mga molekula
sp 3 -Ang Hybridization ay sinusunod hindi lamang para sa mga atomo sa mga kumplikadong sangkap, kundi pati na rin para sa mga atomo sa mga simpleng sangkap. Halimbawa, sa mga atomo ng naturang allotropic modification ng carbon bilang brilyante.
Sa mga molekula ng ilang mga boron compound, nagaganap ang sp 2 hybridization ng valence atomic orbitals ng boron atom.
Para sa isang boron atom sa isang nasasabik na estado, isang s- at dalawang p-orbital ang lumahok sa hybridization, na nagreresulta sa pagbuo ng tatlong sp 2 hybrid orbitals; ang mga axes ng kaukulang hybrid na ulap ay matatagpuan sa eroplano sa isang anggulo ng 120° sa bawat isa (Larawan 13).
kanin. 13.
Mga scheme ng 8р 2 -hybridization at lokasyon ng sp 2 -mga ulap sa kalawakan
Samakatuwid, ang mga molekula ng naturang mga compound, halimbawa BF3, ay may hugis ng isang patag na tatsulok (Larawan 14).
kanin. 14.
Istraktura ng molekula ng BF3
Sa mga organikong compound, tulad ng alam mo, ang sp 2 hybridization ay katangian ng mga carbon atom sa mga molekula ng alkene sa site ng double bond, na nagpapaliwanag sa planar na istraktura ng mga bahaging ito ng mga molekula, pati na rin ang mga molekula ng dienes at arenes. sp 2 -Ang Hybridization ay sinusunod din sa mga atomo ng carbon at sa isang allotropic na pagbabago ng carbon bilang graphite.
Sa mga molekula ng ilang mga compound ng beryllium, ang sp hybridization ng valence orbitals ng beryllium atom sa excited na estado ay sinusunod.
Dalawang hybrid na ulap ang naka-orient na may kaugnayan sa isa't isa sa isang anggulo na 180° (Fig. 15), at samakatuwid ang beryllium chloride BeCl 2 molecule ay may linear na hugis.
kanin. 15.
Mga scheme ng sp-hybridization at lokasyon ng sp-clouds sa kalawakan
Ang isang katulad na uri ng hybridization ng atomic orbitals ay umiiral para sa mga carbon atoms sa alkynes - hydrocarbons ng acetylene series - sa site ng triple bond.
Ang hybridization na ito ng mga orbital ay katangian ng carbon atoms sa isa pang allotropic modification nito - carbyne:
Ipinapakita ng talahanayan 9 ang mga uri ng geometric na pagsasaayos ng mga molekula na naaayon sa ilang mga uri ng hybridization ng mga orbital ng gitnang atom A, na isinasaalang-alang ang impluwensya ng bilang ng mga libreng (non-bonding) na mga pares ng elektron.
Talahanayan 9
Mga geometric na pagsasaayos ng mga molekula na naaayon sa iba't ibang uri ng hybridization ng mga panlabas na electron orbital ng gitnang atom
Mga tanong at gawain para sa § 7
- Sa mga molekula ng hydrogen compound ng carbon, nitrogen at oxygen, ang mga formula nito ay CH 4, NH 3 at H 2 O, ang mga valence orbital ng mga gitnang non-metal na atom ay nasa estado ng sp 3 hybridization, ngunit ang bono magkaiba ang mga anggulo sa pagitan ng mga bono - 109°28" 107°30" at 104°27" ayon sa pagkakabanggit. Paano ito maipapaliwanag?
- Bakit ang graphite ay electrically conductive at diamond ay hindi?
- Anong geometriko na hugis ang magkakaroon ng mga molekula ng dalawang fluoride - boron at nitrogen (BF 3 at NF 3, ayon sa pagkakabanggit)? Magbigay ng makatwirang sagot.
- Ang molekula ng silikon na fluoride na SiF 4 ay may istrakturang tetrahedral, at ang molekula ng bromine chloride na BCl 3 ay may hugis na tatsulok - planar. Bakit?
