Часть I
   На главнуюI. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
 Оглавление (Часть I)
Гибридизация атомных орбиталей
Для объяснения пространственного строения молекул и устойчивости ковалентных связей, а также фактов, когда атом образует большее число связей, чем число неспаренных электронов в его основном состоянии (например, атом углеродаАтом углерода проявляет валентность 4 и образует четыре связи, хотя в основном (невозбужденном) состоянии он имеет на внешнем уровне лишь 2 неспаренных p-электрона (электронная конфигурация углерода 1s22s22p2).) используется постулат о гибpидизации близких по энергии атомных орбиталей. Гибридизация АО происходит при образовании ковалентной связи, если при этом достигается более эффективное перекрывание орбиталей. Таким образом, гибридные орбитали свойственны только атомам в молекулах, а не свободным атомам.

Гибридизация атома углерода сопровождается его возбуждением и переносом электрона с 2s- на 2р-АО:


Основное и возбужденное состояния атома углерода.
Cхемаlarge
Гибридизация АО – это взаимодействие (смешение) разных по типу, но близких по энергии атомных орбиталей данного атома с образованием гибридных орбиталей одинаковой формы и энергии.
В процессе гибридизации могут участвовать орбитали, мало отличающиеся по энергии (с одинаковыми значениями главного квантового числа), например, орбитали 2s и 2p (n=2). При этом число гибридных орбиталей равно числу исходных орбиталей. Cмешение 2s-АО с 2p-АО дает две гибридные 2sp-АО:

  Схема гибридизации АО

Орбитали с большой разницей в энергии (например, 1s и 2р) в гибридизацию не вступают.

В зависимости от числа участвующих в гибpидизации p-АО возможны следующие виды гибридизации:
  • для атомов углерода и азота – sp3, sp2 и sp;
  • для атома кислорода – sp3, sp2;
  • для галогенов – sp3, sp2.

Форма гибридных АО (по результатам расчета)

Гибридная АО асимметрична и сильно вытянута в одну сторону от ядра (форма неправильной восьмерки).
Гибридная АО В отличие от негибридных s- или р-АО она имеет одну большую долю, которая хорошо образует химическую связь, и малую долю, которую обычно даже не изображают, хотя она может играть роль в некоторых реакциях. Гибридизованные АО при взаимодействии с орбиталями различных типов (s-, р- или гибридными АО) других атомов обычно дают σ-МО, т.е. образуют σ-связи. Такая связь прочнее связи, образованной электронами негибридных АО, за счет более эффективного перекрывания.