Hybridisaatio kpl 8

Hybridisaatio

Atomiorbitaalit muodostavat keskenään (sulautuvat yhteen) hybridiorbitaaleja eli hybridisoituvat. Kovalenttinen sidos muodostuu hybridisaation jälkeen hybridiorbitaalien elektronien pariutuessa sidoselektronipariksi.

Sp3-hybridisaatio (hiili)

Yksi 2s- ja kolme 2p-orbitaalia hybridisoituvat ja muodostavat neljä samanenergistä sp3-hybridiorbitaalia. Kullakin hybridiorbitaalilla on yksi elektroni, joka muodostaa sigmasidoksen. Hybridiorbitaalien muodostamat sidokset asettuvat samansuuntaisesti orbitaalien kanssa, joten sidosten väliset kulmat ovat 109,5 astetta ja molekyylin muoto tetraedri.

Sp2-hybridisaatio (hiili)

Yksi 2s- ja kaksi 2p-orbitaalia hybridisoituvat muodostaen kolme samanenergistä sp2-hybridiorbitaalia. Hybridisaation ulkopuolelle jää yksi 2p-orbitaali (jonka energia näitä korkeampi). Hybridiorbitaalit asettuvat tasomaisesti ja niiden väliset sidoskulmat ovat 120 astetta. Hybridiorbitaalien sidokset ovat samassa tasossa ja ylimääräinen 2p-orbitaali asettuu tasoa vastaan kohtisuorassa. Kolme hybridiorbitaalia muodostaa kolme sigmasidosta. Hybridisaation ulkopuolelle jäänyt 2p-orbitaali muodostaa toisen atomin 2p-orbitaalin kanssa piisidoksen yhden sigmasidoksen rinnalle. Muodostuu kaksoissidos.

kaksoissidos

Koostuu yhdestä sigmasidoksesta ja yhdestä piisidoksesta. Huomaa, että piisidos jakautuu sigmasidoksen molemmin puolin (mistä johtuu kolmoissidosta muistuttava rakenne).

Sigmasidos

Atomit voivat pyörähtää vapaasti sigmasidoksen akselin ympäri.

Piisidos

Muodostuu hybridisoimattomista 2p-orbitaaleista. Ovat kooltaan pienempiä kuin hybridiorbitaalit. Jäykkä rakenne, joka lukitsee sidoksen ja estää atomien pyörähdyksen akselin ympäri. Piisidoksen sidosenergia on pienempi kuin sigmasidoksen ja kaksoissidos on hieman lyhyempi kuin yksinkertainen sigmasidos.

sp-hybridisaatio (hiili)

Yksi 2s- ja yksi 2p-orbitaali hybridisoituvat muodostaen kaksi sp-hybridiorbitaalia. Hybridisaation ulkopuolelle jää kaksi 2p-orbitaalia. Hybridiorbitaalit asettuvat lineaarisesti 180 asteen kulmaan. Molekyylit ovat muodoltaan sauvamaisia. Muodostuu kaksi sigmasidosta ja kaksi piisidosta 2p-orbitaaleilla, joista molempien asettuessa saman sigmasidoksen rinnalle muodostuu kolmoissidos.

kolmoissidos

Koostuu yhdestä sigmasidoksesta ja kahdesta piisidoksesta. Hieman lyhyempi kuin kaksoissidos.

Bentseenin hybridisaatio

Kaikki hiiliatomit ovat sp2-hybridisoituneita, joten molekyyli on tasomainen. Hybridisaation ulkopuolelle jääneiden 2p-orbitaalien elektronit ovat delokalisoituneet renkaan rakenteeseen. Bentseeni ei reagoi samalla tavalla kuin alkeenit.

Hapen hybridisaatio

Neljä hybridiorbitaalia, joista kaksi täynnä - muodostaa siis kaksi sigmasidosta (kun sp3). Sigmasidokset ovat lähempänä toisiaan kuin sp3 hiilen: 105 astetta.

Typen hybridisaatio

Sp3-hybridisoitunut typpi muodostaa kolme sigmasidosta (jo täytetyn hybridiorbitaalin elektronit jäävät vapaaksi elektronipariksi). Sidoskulmat n 107 astetta vapaan elektroniparin hylkimisen takia (sama hapella).

Huomioita

- hybridiorbitaalit, joilla on jo kaksi elektronia eivät osallistu sidosten muodostamiseen. Ne jäävät vapaiksi elektronipareiksi.

- hiilidioksidi on sp-hybridisoitunut