화학적 혼성화 sp, sp2, sp3



그 화학 혼성화 는 원자 궤도의 "혼합물"로서, 그 개념은 화학자 Linus Pauling이 1931 년 발렌시아 링크 이론 (TEV)의 불완전 성을 다루기 위해 도입 한 개념이다. 불완전한 점 은요? 분자 구조와 메탄과 같은 분자에서의 등가 연결 길이 (CH4).

TEV에 따르면, 메탄에서 C의 원자 궤도는 4 개의 H 원자와 4 개의 σ 결합을 형성하며, C의 formas 형태 (하단 이미지)를 갖는 2p 궤도는 서로 수직이기 때문에 Hs가 떨어져 있어야합니다 다른 각도에서 90도 각도로.

또한, C의 2s (구형) 궤도는 다른 세 Hs에 대해 135º의 각도에서 H의 1s 궤도에 연결되어 있지만, CH4 또한 109.5 °이고, 또한 C-H 결합의 길이는 등가이다.

이것을 설명하기 위해 원래의 원자 궤도의 조합을 고려하여 네 개의 퇴화 된 하이브리드 궤도 (동일한 에너지의)를 형성해야합니다. 여기 화학 화학이 있습니다. 하이브리드 궤도는 어떤 것입니까? 그것들을 생성하는 원자 궤도에 의존합니다. 또한 이들의 전자 특성이 혼합되어 나타납니다..

색인

  • 1 sp3 하이브리드 화
    • 1.1 해설
    • 1.2 링크 각도의 편차
  • 2 하이브리드 화 sp2
  • 3 교잡 sp
  • 4 참고

혼성화 sp3

CH의 경우4, C의 혼성화는 sp3. 이 접근법에서 분자 기하학은 4 개의 sp 오비탈3 109.5도에서 분리되고 사면체의 꼭지점을 향한다..

위의 그림에서 sp 오비탈3 (녹색)은 원자 주변의 사면체 전자 환경을 형성한다 (A, CH의 C4).

왜 다른 기하학을 "그리기"위해 109.5 °와 다른 각도가 아닌가? 그 이유는이 각도가 A에 연결된 4 개의 원자의 전자 반발력을 최소화하기 때문입니다.

이러한 방식으로, CH 분자4 사면체 (사면체 분자 기하학).

H 대신에 C가 다른 원자 그룹과의 연결 고리를 형성한다면, 그때 그것의 하이브리드 화는 무엇일까? 탄소가 4 개의 σ 결합 (C-A)을 형성하는 한 그 혼성화는3.

CH와 같은 다른 유기 화합물3OH, CCl4, C (CH3)4, C6H12 (시클로 헥산) 등을 포함하고, 탄소는 sp 하이브리드 화3.

이것은 간단한 구조를 가진 탄소가 발산 지점을 나타내는 유기 구조를 스케치하는 데 기본적입니다. 즉, 구조가 단일 평면에 남아 있지 않습니다..

통역

수학적 측면 (웨이브 함수)을 다루지 않고 이러한 하이브리드 궤도에 대한 가장 단순한 해석은 무엇입니까? sp 오비탈3 그것들이 4 개의 궤도에 의해 기원되었다는 것을 암시한다 : 1 s와 3 p.

이 원자 궤도의 조합이 이상적이기 때문에 4 개의 sp 오비탈3 결과는 동일하고 공간에서 다른 방향을 차지한다 (예 : 궤도 px, 피및 및 pz).

위의 것은 가능한 나머지 하이브리드 화에 적용 가능하다 : 형성되는 하이브리드 궤도의 수는 결합 된 원자 궤도의 수와 동일하다. 예를 들어, sp 하이브리드 궤도3d2 그들은 6 개의 원자 궤도로부터 형성된다 : 1 s, 3 p 및 2 d.

링크 각도의 편차

발렌시아 층의 전자쌍 반발 이론 (VSEPR)에 따르면 자유 전자 쌍은 연결된 원자보다 더 많은 부피를 차지합니다. 이로 인해 링크가 떨어져서 전자 장력이 감소하고 109.5 ° 각도가 전환됩니다.

예를 들어, 물 분자에서 H 원자는 sp 오비탈3 (녹색으로), 또한 공유되지 않는 전자 쌍 ":"이이 궤도를 차지합니다.

이 전자 쌍들의 반발력은 대개 "눈을 가진 두 개의 글로브"로 표현되며, 그 부피로 인해 두 개의 결합 σ 0 -H.

따라서, 물 속에서 사면 기하학에 대해 109.5 °가 아닌 실제 105 °의 링크 각이 있습니다..

그렇다면 H는 어떤 기하학을 가지고 있습니까?2오? 각도 기하학을 가지고 있습니다. 왜? 왜냐하면 전자 기하학은 사면체이지만, 두 쌍의 비공유 전자는 각기 다른 분자 기하학.

혼성화 sp2

원자가 두 개의 p와 하나의 s 오비탈을 결합하면 세 개의 SP 하이브리드 궤도가 생성됩니다2; 그러나 궤도 p는 위의 이미지에서 주황색 막대로 표시되는 3 가지이므로 변경되지 않습니다..

여기서, 3 개의 sp 오비탈2 그들은 주황색 막대와의 차이점을 강조하기 위해 녹색입니다. "순수한"p 궤도.

sp 하이브리드 화 원자2 평평한 삼각 바닥 (sp orbitals로 그려진 삼각형2 녹색의 색), 정점이 120º 각도로 구분되고 막대에 수직.

순수한 p 궤도는 어떤 역할을합니까? 이중 결합 (=)을 형성하는 것. sp 오비탈2 3 개의 σ 결합을 형성하는 반면, 순수한 p 궤도는 π 결합 (이중 또는 삼중 결합은 하나 또는 두 개의 π 결합을 의미 함).

예를 들어, 카르 보닐 기 및 포름 알데히드 분자의 구조 (H2C = O)는 다음과 같이 진행됩니다.

sp 오비탈2 C와 O는 둘 다 결합 σ를 형성하고, 순수 궤도는 결합 π (주황색 직사각형).

전자 그룹의 나머지 (H 원자 및 비공유 전자 쌍)가 다른 sp orbitals에 어떻게 위치하는지 볼 수 있습니다.2, 120º로 분리.

혼성화 sp

상부 이미지는 sp 하이브리드 화를 갖는 원자 A를 나타낸다. 여기에서 궤도 s와 p 궤도는 결합하여 두 개의 퇴화 sp 궤도를 생성합니다. 그러나, 이제 두 개의 순수한 p 오비탈은 변하지 않고 유지되어 A가 두 개의 이중 결합 또는 삼중 결합 (≡).

다른 말로하면 : C가 위의 (= C = 또는 C≡C)에 부합한다면, 그 하이브 리다이 제이션은 sp입니다. 전이 금속과 같은 다른 덜 설명적인 원자의 경우 전자 및 분자 기하에 대한 설명은 궤도 d와 심지어 f 궤도가 고려되기 때문에 복잡합니다..

하이브리드 궤도는 180 ° 각도로 구분됩니다. 이러한 이유로 연결 된 원자는 선형 분자 구조 (B-A-B)로 배열됩니다. 마지막으로 아래 이미지에서 시안화물 음이온의 구조를 볼 수 있습니다.

참고 문헌

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