Гибридизация и гибридные орбитали

Наличие в молекуле аммиака или в ионе аммония, а также в молекулах метана и воды четырех равноценных гибридных орбиталей (вр -гибридизация) предопределяет их равномерное взаимное расположение в пространстве по направлениям от центра молекулы к вершинам описанного тетраэдра независимо от соотношения между участвующими в образовании связи незанятыми орбиталями. Из-за слабого отталкивания, существующего между орбиталями, участвующими в образовании связи, и незанятыми орбиталями, валентный угол изменяется от 109°28 в молекуле метана (все четыре гибридные орбитали участвуют в образовании связи) до 107°18 в молекуле аммиака (одна орбиталь из четырех не занята) и до 104°30 в молекуле воды (не заняты две орбитали из четырех) 1). [c.36]

Исходя из приведенных данных, строение молекулы Оз можно объяснить следующим образом. Центральный атом кислорода молекулы Оз находится в состоянии хр2-гибридизации (за счет 2 -, 2p .- и 2р, -орбиталей). Две из гибридных 5р -орбиталей центрального атома участвуют в образовании двух <т-связей О—О (дпух молекулярных о< и-орбиталей). Третья хр -гибридная орбиталь (молекулярная сг-орбиталь) содержит неподеленную электронную пару. 2р -Орбиталь центрального атома (расположенная перпендикулярно плоскости расположения атомов) и 2р -орбитали крайних атомов участвуют в образовании нелокализованной я-связи (молекулярная ясв-орбиталь). Таким образом, невозбужденное состояние молекулы Оз отвечает следующему заполнению молекулярных орбиталей [c.320]

В молекуле H3N валентный угол близок к тетраэдрическому, т. е связи N—Н образованы электронами sp -гибридных орбиталей. В мо лекуле л<е Нз8Ь s-электроны атома Sb участия в sp -гибридизации прак тически не принимают, т. е. связи Sb—Н образованы за счет чистых р-электронов. Аналогичным образом объясняется с этих позиций изме нение валентных углов в ряду НаО (104,5°)—HjS (92°)—HaSe (91°)— НаТе (90°). [c.76]

В ионе аммония каждый атом водорода связан с атомом азота общей электронной парой, одна из которых реализована по донор-но-акцепторному механизму. Важно отметить, что связи Н—N. образованные по различным механизмам, никаких различий в свойствах (например, в энергии связи, дипольном моменте связей и т. д.) не имеют, т. е. независимо от механизма образования возникающие ковалентные связи равноценны. Указанное явление обусловлено тем, что в момент образования связи орбитали 2в- и 2р-электронов атома азота изменяют свою форму. В итоге возникают четыре совершенно одинаковые по форме орбитали. Поскольку форма этих новых орбиталей есть нечто среднее между формами 8- и р-орбиталей, то эти новые орбитали принято называть гибридными, а процесс их возникновения — гибридизацией атомных орбиталей (б). [c.36]

У элементов третьего и последующих периодов в образовании гибридных электронных облаков могут участвовать и -орбитали. Особенно важен случай хр -гибридизации, когда в образовании гибридных орбиталей участвуют одна 5-, три р- и две -орбитали, В этом случае образуются шесть равноценных гибридных орбиталей, вытянутых в направлениях к вершинам октаэдра. Октаэдрическая структура молекулы 5Рд, ионов [5 Рбр , [Ре(СМб)р- и ми 1Г 1Х других объясняется хр гЯ-гибридизацией атомных орбиталей центрального атома. [c.139]

Существуют различные способы гибридизации в зависимости от характера взаимодействующих орбиталей. Так, при образовании молекулы аммиака одна з-орбиталь и три р-орбитали превращаются в четыре одинаковые гибридные орбитали. Это ар -гибридизация. При этом в молекуле аммиака в образовании связи участвуют три орбитали из четырех равноценных гибридных орбиталей, которые перекрываются с -орбиталями атомов водорода, а в ионе аммония в образовании связи участвуют все четыре орбитали. [c.36]

Тетраэдрический остов молекул СН4 и СХ4 обусловлен гибридизацией орбиталей одного 5- и трех р-электронов атома углерода с образованием четырех гибридных орбиталей, угол между которыми составляет 109°28, — зр -гибридизация. [c.53]

В последующих курсах по органической химии студенты будут встречать еще одно вводимое здесь представление - гибридизация атомных орбиталей. Преподаватель должен сам рещить, как ему быть с введением математического описания гибридизации, но в любых курсах обязательно следует обратить внимание учащихся на направленный характер полученных гибридных орбиталей и соответствующую молекулярную геометрию. Раздел о кратных связях в соединениях углерода можно использовать для иллюстрации основных положений метода гибридизации орбита-лей. [c.577]

Согласно этому представлению химические связи формируются электронами не чистых , а смешанных , так называемых гибридных орбиталей. Последние являются результатом смешения атомных орбиталей. Иначе говоря, при гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали (облака) новой, но уже одинаковой формы и одинаковой энергии. [c.73]

Пространственная конфигурация молекул и комплексов. Характер гибридизации валентных орбиталей центрального атома и их пространственное расположение определяет пространственную конфигурацию молекул и комплексных ионов. Так, при комбинации одной з- и одной р-орбиталей возникают две зр-гибридные орбитали, расположенные симметрично под углом 180 " (рис. 28). Отсюда и связи, образуемые с [c.65]

ВзН см. разд. 13-2). В этой молекуле к центральному атому бора присоединены три атома водорода. Согласно теории локализованных молекулярных орбиталей, связь в этой молекуле осуществляется в результате гибридизации 2х-орбитали и двух 2р-орбиталей атома бора с образованием трех эквивалентных хр -гибридных орбиталей (рис. 13-3). Каждая гибридная орбиталь имеет на одну треть 5-характер и на две трети р-характер. Поскольку любые две р-орбитали лежат в одной плоскости, а х-орбиталь не имеет пространственной направленности, три хр -ги-бридные орбитали лежат в одной плоскости. Эти три хр -гибридные орбитали, перекрываясь с тремя водородными 1х-орбиталями, образуют три эквивалентные локализованные связывающие орбитали. Каждая из таких связывающих (хр -ь 1х)-орбиталей занята в молекуле ВН3 парой электронов, как это схематически показано на рис. 13-4. На основании представления о гибридньгх орбиталях можно предсказать, что молекула ВН3 должна иметь плоскую тригональную структуру. Угол между межъядерными осями Н—В—Н, называемый валентным углом Н—В—Н, должен составлять 120°. [c.553]

Как уже говорилось, ковалентная связь характеризуется ярко выраженной направленностью в пространстве. В этом и состоит отличие ковалентной связи от других видов связи. Направленность химической связи означает, что образование ковалентных связей атомом углерода происходит не в любых направлениях пространства, а только в определенных, составляющих друг с другом углы, величина которых зависит от валентного состояния углерода. Так, при 5рЗ-гнбрндизации угол между гибридными орбиталями составляет 109°28, при 5р2-гибридизации он равен 120°, а при 5р-гиб-ридизации — 180°. [c.21]

Условия устойчивой гибридизации. Необходимыми условиями устойчивости гибридного состояния атома являются энергетическая близость и достаточная плотность гибридизируемых орбиталей, а также достаточная степень перекрывания гибридных орбиталей с орбиталями соседних атомов при образовании связи. Указанные факторы позволяют объяснить изменение по группам и периодам периоди- [c.74]

Далее, посредством ортогонального преобразования (гибридизации) можно перейти к новому базису, в котором недиагональные элементы матрицы плотности, включающие различные орбитали атома А, обратятся в нуль (такой базис называют иногда базисом натуральных гибридных орбиталей Мак-Вини). Тогда вторая сумма в формуле (103) обратится в нуль и формула упростится [c.224]

При образовании максимального числа а-связей (и отсутствии гс-связей) для всех указанных состояний азота характерна р -гибридизация атомных орбиталей, причем каждая неподелен-иая пара занимает одну гибридную орбиталь. Формирование наряду с о-свя зями л-связей обусловливает другие типы гибридизации— 5р -(эдна я-связь) или зр (две я-связи). В валентном электронном слое атома азота нет -орбиталей, поэтому атом азота ие может образовать более четырех ковалентных связей. [c.394]

Когда электроны находятся на гибридных орбиталях, электронная энергия атома С выше по сравнению с основным состоянием. В атоме углерода основное состояние образуют два электрона, расположенные на каждой из наименьших орбиталей 15 , 28 , 2р . Гибридизация происходит при переходе от пирамидальных орбиталей (р ) к тетрагональным (хр ) при этом необходимо, чтобы были заполнены три р-орбитали. Поэтому первый этап состоит в том, что электрон переходит с 25-орбитали на 2р-орбиталь, что сопровождается увеличением энергии. Однако особенность перехода электронов и гибридизации углерода состоит в том, что в связи участвуют 4, а не [c.98]

Известно, что тройная связь в молекуле ацетилена представляет собой сочетание одной 6- и двух л-связей (см. с. 21). Атомы углерода, связанные тройной связью, находятся в третьем валентном состоянии (л р-гибридизация), т. е. из четырех орбиталей (одна 25- и три 2р-) гибридизированы только две (25- и 2р-). Все четыре атома в молекуле ацетилена расположены на одной прямой линии, представляющей собой ось трех 6-связей, образованных гибридными орбиталями атомов углерода (см. рис. 6) [c.84]

В молекуле аммиака атом азота находится в состо.янии sp -гибридизации, причем на одной из его гибридных орбиталей находится неподеленная электронная пара. Поэтому при донорно-акцепторном взаимодействии молекулы NH3 с ионом Н+ образуется ион NHJ, имеющий тетраэдрическую конфигурацию. Аналогично построен комплексный ион здесь донором электронной пары служит анион F , а акцептором — атом бора в молекуле BF3, обладающий незанятой орбиталью внешнего электронного слоя и переходящий при комплексообразовании в состояние sp -гибридизации. [c.360]

На рис. 27 показан вид гибридной орбитали, возникшей из 5-и р-орбиталей. Гибридная орбиталь имеет большую вытянутость по одну сторону от ядра, чем по другую. Следовательно, химическая связь, образуемая с участием электрона гибридной орбитали, должна быть более прочной, чем за счет участия электронов отдельных з- и р-орбиталей. Таким образом, гибридизация связана с энергетическим выигрышем за счет образования более прочных связей и более симметричного распределения электронной плотности в молекуле. Понятно, что число гибридных орбиталей должно быть равно числу исходных. [c.65]

Какие электроны атома ртути участвуют в возникновении гибридных орбиталей, предшествуюнюм образованию неполярных молекул галогенидов двухва [ентной ртути Назвать тип гибридизации. [c.57]

Возможны и другие случаи гибридизации атомных орбиталей, однако число образующихся гибридных орбиталей всегда равно общему числу исходных атомных орбиталей, участвующих в гибридизации. Так, при гибридизации одной я- и двух р-орбиталей зр--гибридизация) образуются три равноценные р -орбитали. В этом случае гибридные электронные облака располагаются в направлениях, лежащих в одной плоскости и ориентированных под углами 120° друг к другу (рис. 4.28). Очевидно, что этому типу гибридизации соответствует образование плоской треугольной молекулы. [c.137]

Комбинация трех орбиталей — одной 5- и двух р-типа — приводит к образованию трех 5р -гибридных орбиталей, расположенных под углом 120° (рис. 48). Под таким же углом располагаются и связи, образованные с участием электронов этих орбиталей. Например, вследствие зр -гибридизации орбиталей атома бора молекула ВС13 имеет форму треугольника [c.73]

Boзмoж IЫ и другие случаи гибридизации атомных орбиталей, однако число образующихся гибридных орбиталей всегда равно общему числу исходных атомных орбиталей, участвуюигих в гибридизации. Так, при гибридизации одной 5- и двух р-орбнтален ( р - г и б р и д и 3 а ц и я — читается эс-пэ-два ) образуются три равноценные 5р -орбитали. В этом случае гибридные электронные [c.137]

Число образующихся гибридных орбиталей соответствует числу электронов, участвующих в гибридизации. Так, например, при гибридизации орбиталей одного 5- и одного р-электрона атома Ве возникают две гибридные орбитали, расположенные под углом 180° и дающие начало образованию линейной по форме молекулы ВеХз. Такой вид гибридизации называется зр-гибридизацией. [c.53]

В образовании гибридных орбиталей могут принимать участие орбитали -электронов. Этот случай реализуется, например, при образовании молекулы Распределение электронов в возбужденном атоме серы (VI) определяется формулой ЗзЗр Зё . Гибридизация орбиталей одного 5-, трех р- и двух -электронов приводит к образованию шести гибридных орбиталей, направленных от центрального атома серы к вершинам правильного октаэдра, —sp -гибридиэация. [c.53]

Механизм образования связи — обменный или донорно-акцеп-торный — не влияет на тип гибридизации электронных орбиталей атомов-партнеров. Линейная молекула ВеС12 может образоваться в газовой фазе как из атомов Ве и С1, так и из ионов Бе2+ и С1 . В последнем случ ае ион Ве + (акцептор) предоставляет вакантные 2х- и 2р-орбитали, а ионы С1 (доноры) — неподеленные электроны Оба механизма в конечном итоге приводят к одному и тому же 5р-гибридному состоянию. [c.54]

Теория молекулярных орбиталей позволяет дать и другое объяснение двойной связи в этилене оно основано на представлении о sp -гибридиза-ции валентных орбиталей атомов углерода. Согласно этой модели, две из четырех sp -орбиталей каждого атома углерода перекрываются с двумя аналогичными орбиталями другого атома углерода. В этом случае два углеродных тетраэдра имеют общее ребро, подобно тому как это было описано ранее для. BjHg (см, рис. 13-9). Однако суммарное перекрывание атомных орбиталей в рамках этой модели оказывается меньшим, чем в рамках модели с sp -гибридизацией, откуда следует, что связь должна быть не столь прочной. Кроме того, тетраэдрическая модель с двумя изогнутыми связями предсказывает, что угол Н—С—Н ближе к тетраэдрическому значению 109,5°, чем к значению 120°, основанному на представлении о хр -гибридизации. Экспериментально наблюдаемое значение этого угла (117°) свидетельствует в пользу модели двойной связи, изображенной на рис. 13-19, а не в пользу модели с изогнутыми связями, основанной на представлении о sp -гибридных орбиталях углерода. [c.568]

Один из первых значительных успехов в объяснении существования октаэдрических комплексов был достигнут, когда Полинг в 1931 г. показал, что набор из шести 5-, р- и -орбиталей может быть гибридизован аналогично тому, как осуществляется зр - или 5р"-гибридизация при этом образуются шесть эквивалентных орбиталей, направленных к вершинам октаэдра. Для такой гибридизации могут использоваться валентные 5-орбиталь и три р-орбитали, а также 2 2- и ,2-орбитали, расположенные (по энергии) непосредственно под или над валентными 5- и р-орбиталями центрального атома. Указанные -орбитали выбраны потому, что их области максимальной плотности ориентированы вдоль шести осевых направлений октаэдра, подобно трем р-орбиталям. Возникающие в результате шесть октаэдрически ориентированных орбиталей называются "хр - или sp" "-гибридными орбиталями в зависимости от того, меньше на единицу главное квантовое число -орбиталей, чем у и р-орбиталей, или же совпадает с их главным квантовым числом. [c.225]

Гибридные волновые функции имеют небольшое значение по одну сторону от ядра, и большое — по другую. Таким образом, гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра, что обусловливает гораздо более сильное перекрывание таких орбита-лей орбиталями электронов, принадлел<ащих другим атомам, чем перекрывание орбиталей 5- и р-электронов. В соответствии с третьим положением метода валентных связей это приводит к образованию более проч1ЮЙ- связи. Поэтому гибридизация приводит к образованию более устойчивых молекул. [c.86]

Все связи в комплексных соединениях являются равноценными. Математически по теории валентных связей это можно описать как смешение з-, р- и /-орбиталей и образование так называемых гибридных орбиталей. В координационных соединениях переходных металлов (с незаполненными -орбиталями) большое значение имеет гибридизация с участием -орбиталей. Так, например, шесть связей между ионом Ре + и шестью ионами Р в комплексном ионе [РеРв] " согласно теории валентных связей следует рассматривать как образованные шестью гибридными орбиталями 3 /Ч 4р ( зр -орбитали), а шесть связей между ионами Ре + и ионами СЫ — как образованных шестью орбиталями (яр й -орбитали). [c.45]

Кроме рассмотренных возможны и другие типы гибридизации валентных орбиталей и отвечающие им типы пространственной конфигурации молекул. Комбинация одной 5-, трех р- и одной -орбиталей приводит к 5р -гибридизации. о соответствует пространственной ориентации пяти зр й-гибридных орбиталей к вершинам тригональной бипирамиды (рис. 29, г). В случае зр й -гибридизации шесть 5рз 2 гибридных орбиталей ориентируются к вершинам октаэдра (рис. 26,й). Ориентация семи орбиталей квершинам пентагональ-ной б и пирамиды (рис. 2б,е) соответствует (или зрЫ [)-гиб-ридизации валентных орбиталей центрального атома молекулы (комплекса). [c.66]

Увеличение энергетического различия орбиталей уменьшает возможность sp -гибридного состояния. Поэтому, например, в ряду тетраэдрических ионов SiOJ —Р0 —S0 "— IO7 по мере уменьшения склонности к sp -гибридизации валентных орбиталей центрального атома устойчивость ионов понижается. [c.76]

Как мы видели, тригонально-пирамидальное строение имеет молекула аммиака НаЫ. Согласно методу валентных связей в ней атом азота находится в состоянии 5р -гибридизации. Из четырех вр -гибридных орбиталей азота три участвуют в образовании трех ст-связей Ы—Н, а четвертую орбиталь занимает несвязывающая электронная пара. В терминах метода молекулярных орбиталей это соответствует заполнению трех связывающих и одной почти несвязывающей молекулярной ст-орбитали [c.100]

В атомных решетках атомы связаны за счет ковалентной или металлической связи. Так, атомно-ковалентная решетка у алмаза (рис. 85). Строение ковалентных кристаллов определяется типом гибридизации орбиталей со-ставляюш,их их атомов. В кристалле алмаза, например, каждый из атомов углерода посредством электронов 5р -гибридных орбиталей связан с. четырьмя соседними атомами углерода. Координационные числа [c.135]

X ма бериллия с р-АО атомов фтора также изображено на рис. 4.27. Благодаря вытянутой форме гибридных орбиталей достигается более по.лное перекрьшание электронных обла-Рис. 4.27. Схема перекрыва- ков, в итоге образуются более прочные хими-ния р-АО фтора и 8-, р- и ги- ческие связи. Энергия, выделяющаяся при бридной д(8р)-АО бериллия. образовании этих связей, больше, чем суммар-Одна гибридная орбиталь берил- ыые затраты энергии на возбуждение атома бе-лия для наглядности показана риллия и гибридизацию его ато.мных орбита-смещенной вверх от общей оси. лей. Поэтому процесс образования молекулы [c.136]

Из трех р-АО бериллия одна учас твует в зр-гибридизации, а две других остаются неизменными. В пространстве они направлены перпендикулярно друг другу и также перпендикулярно оси симметрии гибридных орбиталей. У бериллия они не имеют электронов — вакантны. [c.137]

ВРз равноценны. Одна р-АО, перпендикулярная п юскости рапюложения осей гибридных орбиталей, остается неизменной и вакантной, ер--Гибридизация характерна для некоторых соединений элементов III группы, а также имеет место для углерода в молекулах этилена Сз Н4, бензола Се Не, радикала СНз и др. [c.137]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология