Karbon hibridizasyonu kendi özellikleri ile yeni bir orbitaline "melez" oluşturmak için iki saf Orbital kombinasyonunu içerir. Atomik yörünge kavramı, bir atomun içinde bir elektron bulma olasılığının daha yüksek olduğu bir tahmin oluşturmak için önceki yörünge kavramından daha iyi bir açıklama sunar.

Başka bir deyişle, bir atom orbitali, her bir orbitalin kendi sayılarının değerlerine göre tanımlandığı atom içindeki belirli bir alandaki bir elektron veya elektron çiftinin konumu hakkında fikir vermek için kuantum mekaniğinin temsilidir. kuantum.

Kuantum sayıları, bir sistemin (atom içindeki elektronunki gibi) belirli bir andaki durumunu, elektrona (n) ait enerji aracılığıyla, hareketinde tanımladığı açısal momentum (l), ilgili manyetik moment (m) ve elektronun atom (lar) içinde hareket ederken dönüşü.

Bu parametreler bir yörüngedeki her elektron için benzersizdir, bu nedenle iki elektron, dört kuantum sayısının tam olarak aynı değerlerine sahip olamaz ve her yörünge en fazla iki elektron tarafından işgal edilebilir.

Karbon hibridizasyonu nedir?

Karbonun hibridizasyonunu tanımlamak için, her bir yörüngenin özelliklerinin (şekli, enerjisi, boyutu vb.) Her atomun elektronik konfigürasyonuna bağlı olduğu dikkate alınmalıdır.

Yani, her bir yörüngenin özellikleri, her bir "kabuk" veya seviyedeki elektronların dizilişine bağlıdır: çekirdeğe en yakın olandan en dıştaki, aynı zamanda değerlik kabuğu olarak da bilinir.

En dıştaki elektronlar, bir bağ oluşturmak için mevcut olan tek elektronlardır. Bu nedenle, iki atom arasında kimyasal bir bağ oluştuğunda, iki orbitalin (her atomdan bir tane) üst üste binmesi veya üst üste binmesi oluşturulur ve bu, moleküllerin geometrisi ile yakından ilgilidir.

Daha önce belirtildiği gibi, her bir yörünge en fazla iki elektronla doldurulabilir, ancak Aufbau İlkesine uyulmalıdır, bunun aracılığıyla yörüngeler enerji seviyelerine göre (en küçüğünden en büyüğüne) doldurulur. aşağıda gösterilmektedir:

Bu şekilde, atom veya iyonun kaç elektrona sahip olduğuna bağlı olarak, önce 1 s seviyesi doldurulur, sonra 2 s, ardından 2 p vb.

Bu nedenle hibridizasyon, moleküllere karşılık gelen bir olgudur, çünkü her atom yalnızca saf atomik orbitallere (s, p, d, f) katkıda bulunabilir ve iki veya daha fazla atomik orbitalin kombinasyonu nedeniyle, aynı miktarda elemanlar arasında bağlantılara izin veren hibrit orbitaller.

Ana türler

Atomik orbitaller, aşağıda gösterildiği gibi karmaşıklığı artan farklı şekillere ve uzamsal yönlere sahiptir:

Sadece bir tür s orbital (küresel şekil), üç tip p orbital (her lobun bir uzamsal eksene yönlendirildiği lobüler şekil), beş tip d orbital ve yedi tip f orbital olduğu görülmüştür. yörünge, türününkilerle tamamen aynı enerjiye sahiptir.

Temel durumundaki karbon atomu, konfigürasyonu 1 s ² 2 s ² 2 p ² olan altı elektrona sahiptir ^. Yani, seviye 1 s (iki elektron), 2 s (iki elektron) ve kısmen 2p'yi işgal etmelidirler. (kalan iki elektron) Aufbau İlkesine göre.

Bu, karbon atomunun 2 p yörüngesinde yalnızca iki eşleşmemiş elektrona sahip olduğu anlamına gelir, ancak bu nedenle metan (CH ₄ ) molekülünün veya diğer daha karmaşık olanların oluşumunu veya geometrisini açıklamak mümkün değildir .

Bu bağları oluşturmak için, elektronların molekül oluşumu için en kararlı konfigürasyonu elde ettiği çift ve üçlü bağları bile açıklayan yeni hibrit orbitaller oluşturmak için s ve p orbitallerinin hibridizasyonuna (karbon durumunda) ihtiyaç vardır. .

Sp hibridizasyonu

Sp ³ hibridizasyonu , saf 2s, 2p _x , 2p _y ve 2p _z orbitallerinden dört "hibrit" orbitalin oluşumundan oluşur .

Böylece, 2. seviyede elektronların yeniden düzenlenmesi söz konusudur, burada dört bağ oluşumu için dört elektron mevcuttur ve bunlar daha az enerjiye (daha fazla kararlılık) sahip olacak şekilde paralel olarak düzenlenmiştir.

Bir örnek, etilen molekülü (Cı ₂ H ₄ ), bahsedilen bağlar atomları arasında 120 ° açılar oluştururlar ve düz bir köşeli geometri verin.

Bu durumda, (nedeniyle sp CH ve CC tekli bağlar ² orbitalleri (nedeniyle yörünge p)) ve bir C = C çift bağı üretilir en kararlı bir molekül oluşturmak üzere.

Sp hibridizasyonu

Sp ² hibridizasyonu yoluyla , saf 2s orbitalinden ve üç saf 2p orbitalinden üç "hibrit" orbital üretilir. Dahası, bir çift bağ oluşumuna katılan saf bir p orbitali elde edilir (pi: "π" olarak adlandırılır).

Bir örnek, etilen molekülü (Cı ₂ H ₄ ), bahsedilen bağlar atomları arasında 120 ° açılar oluştururlar ve düz bir köşeli geometri verin. Bu durumda, en kararlı molekülü oluşturmak için CH ve CC tekli bağları (sp ² orbitallerinden dolayı ) ve bir CC çift bağı (p orbitalinden dolayı) oluşturulur .