Τι είναι ο υβριδισμός του μεθανίου;

Το άτομο άνθρακα υφίσταται υβριδισμό sp³ όταν είναι συναρπαστικό. Αλλά η σύνθεση του μορίου του μεθανίου έχει ως αποτέλεσμα τέσσερα μισογεμάτα υβριδικά τροχιακά sp³ ευθυγραμμισμένα σε τετραεδρική συμμετρία στον χώρο που περιβάλλει το άτομο άνθρακα. Κάθε ένα από αυτά τα υβριδικά τροχιακά sp³ δημιουργεί έναν δεσμό sp³-s με ένα άτομο υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, τέσσερα άτομα υδρογόνου σχηματίζουν τέσσερις δεσμούς σ με τον άνθρακα. Εδώ γνωρίζουμε πώς γίνεται αυτός ο υβριδισμός και ποιες είναι οι απαιτήσεις για την ολοκλήρωση της διαδικασίας υβριδισμού; Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς υβριδοποιείται το μεθάνιο και εξηγεί περισσότερα σχετικά με τον υβριδισμό του μεθανίου.

Τι είναι ο υβριδισμός;

Σύμφωνα με τον υβριδισμό των σημειώσεων μεθανίου, ο υβριδισμός είναι η διαδικασία συγχώνευσης δύο ατομικών τροχιακών για να σχηματιστεί ένας νέος τύπος υβριδοποιημένων τροχιακών. Λόγω της ανάμειξης των ατόμων, αυτά τα υβριδικά τροχιακά διαθέτουν διαφορετικές ενέργειες, γεωμετρίες κ.λπ.

Τα ατομικά τροχιακά που παρουσιάζουν το ίδιο ενεργειακό επίπεδο είναι κυρίως υπεύθυνα για τον υβριδισμό. Εάν οι ενέργειές τους είναι ίσες, τόσο τα γεμάτα όσο και τα μισογεμισμένα τροχιακά μπορούν να συμμετέχουν στη διαδικασία υβριδισμού εάν οι ενέργειές τους είναι ίσες. Αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να ονομαστεί η θεωρία επέκτασης των δεσμών σθένους, η οποία βοηθά στην κατανόηση του σχηματισμού δεσμών, της ενέργειας των δεσμών και των μηκών δεσμών.

Τα νέα τροχιακά που σχηματίζονται λόγω αυτής της διαδικασίας ονομάζονται υβριδικά τροχιακά. Αυτά τα τροχιακά ορίζουν επίσης τη μοριακή γεωμετρία και τα διαφορετικά χαρακτηριστικά ατομικού δεσμού.

Για παράδειγμα, το s – τροχιακό του κελύφους σθένους άνθρακα ενώνεται με τρία τροχιακά σθένους p για να παράγει τέσσερις απλούς δεσμούς. Επομένως, αυτός ο συνδυασμός βοηθά στην παραγωγή τεσσάρων μιγμάτων sp³. Εάν ο άνθρακας είναι συνδεδεμένος με τέσσερα διαφορετικά άτομα, θα οργανωθεί σε τετραεδρική διάταξη.

Εξέχοντα χαρακτηριστικά του υβριδισμού

υβριδισμός συμβαίνει όταν οι ενέργειες των ατομικών τροχιακών είναι ίσες.
Το σχήμα ενός μορίου μπορεί να προβλεφθεί εάν ο υβριδισμός του μορίου είναι γνωστός εκ των προτέρων.
Ο αριθμός των τροχιακών που δημιουργούνται θα είναι ίσος με τον αριθμό των ατομικών τροχιακών.
Ο υβριδισμός δεν συμβαίνει σε ένα μόνο αέριο άτομο. Αντίθετα, εμφανίζεται κατά το σχηματισμό δεσμού.
Ο υβριδισμός δεν περιλαμβάνει απαραίτητα τη συμμετοχή όλων των μισογεμάτων τροχιακών. Τα τροχιακά που είναι γεμάτα αλλά έχουν λίγη ενέργεια μπορούν επίσης να συμμετέχουν σε αυτή τη διαδικασία.
Ο μεγαλύτερος λοβός του υβριδικού τροχιακού είναι πάντα θετικός. Ταυτόχρονα, ο μικρότερος λοβός στην αντίθετη πλευρά είναι πάντα αρνητικός.

Διαφορετικά σχήματα υβριδισμού

Γραμμική:Η αλληλεπίδραση ομάδων δύο ηλεκτρονίων οδηγεί σε υβριδισμό sp με τροχιακή γωνία 180°.
Τριγωνικό επίπεδο:Ο τριγωνικός επίπεδος υβριδισμός σχηματίζεται από τρία ηλεκτρόνια, με αποτέλεσμα τον υβριδισμό sp², ο οποίος έχει τροχιακά 120° μεταξύ τους.
Tetrahedral:Ο τετραεδρικός υβριδισμός έχει υβριδισμό sp³ με τροχιακή γωνία 109,5°. Σε αυτόν τον υβριδισμό εμπλέκονται ομάδες τεσσάρων ηλεκτρονίων.
Τριγωνικό διπυραμιδικό:Οι πέντε ομάδες ηλεκτρονίων καταλήγουν σε υβριδισμό sp³d με τροχιακές γωνίες 90° και 120°.
Οκτάεδρος:Ο οκταεδρικός υβριδισμός είναι το αποτέλεσμα έξι ομάδων ηλεκτρονίων που οδηγούν σε υβριδισμό sp³d² και τα τροχιακά απέχουν 90° μεταξύ τους.

Κανόνες για τον προσδιορισμό του τύπου υβριδοποίησης

Πρέπει να τηρούνται οι ακόλουθοι κανόνες για τον προσδιορισμό του τύπου υβριδισμού σε μια χημική ουσία ή ένα ιόν.

Βρείτε τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους
Υπολογισμός του αριθμού διπλής ή οκτάδας διπλής όψης
Βρείτε ηλεκτρονίων μεμονωμένου ζεύγους

Ο αριθμός των τροχιακών =Αριθμός διπλής ή οκτάδας + Αριθμός ηλεκτρονίων μεμονωμένου ζεύγους

Σε περίπτωση που δεν υπάρχουν μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων, τα τροχιακά και τα μόρια θα έχουν διαφορετική γεωμετρία.

sp 3 υβριδισμός μεθανίου

Η θεωρία του δεσμού σθένους χρησιμοποιεί μια έννοια που ονομάζεται τροχιακός υβριδισμός. Για παράδειγμα, τέσσερα τροχιακά σθένους άνθρακα (ένα 2s και τρία τροχιακά 2p) συνδυάζονται (να έχετε κατά νου:τα τροχιακά ορίζονται με εξισώσεις) για να παράγουν τέσσερα ισοδύναμα υβριδικά τροχιακά. Αυτά είναι γνωστά ως τροχιακά sp³ καθώς αποτελούνται από ένα και τρία τροχιακά p. Κάθε ένα από τα τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους στον άνθρακα γίνεται τώρα ένα μόνο τροχιακό sp³. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται τέσσερα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στη νέα διαμόρφωση ηλεκτρονίων.

Τα τροχιακά sp³ είναι συνδυασμοί ατομικών τροχιακών s και p. Ένα ηλεκτρόνιο παραμένει σε κάθε υβριδοποιημένο τροχιακό sp³ και αυτά τα ηλεκτρόνια δεν έλκονται το ένα το άλλο.

Τα τέσσερα sp³-υβριδισμένα τροχιακά κυκλώνουν τον πυρήνα του άνθρακα όσο το δυνατόν πιο μακριά για να ελαχιστοποιήσουν την απώθηση των ηλεκτρονίων τους. Έχει ως αποτέλεσμα την τετραεδρική δομή που προβλέπεται από το VSPER. Ένα "sp³-υβριδισμένο άτομο άνθρακα" είναι το άτομο άνθρακα που υπάρχει στο μεθάνιο.

Τα υβρίδια sp³ έχουν μεγαλύτερους λοβούς στις τέσσερις γωνίες ενός τετραέδρου που σχηματίζει τη γωνία 109,28o μεταξύ οποιωνδήποτε δύο τροχιακών.

Συμπέρασμα

Εδώ, μάθαμε τα πάντα για τον υβριδισμό του μεθανίου, πώς υβριδοποιείται το μεθάνιο και τι συμβαίνει στον υβριδισμό μεθανίου. Όταν πρόκειται για υβριδισμό μεθανίου, το άτομο άνθρακα του πυρήνα υβριδοποιείται sp³. Στο κέλυφος σθένους του άνθρακα, ένα τροχιακό 2s και τρία τροχιακά 2p συνδυάζονται για να σχηματίσουν τέσσερα sp³ υβριδικά τροχιακά ίσης ενέργειας και σχήματος.

Τι είναι ο υβριδισμός του μεθανίου;