Орбиталь гибридные также Гибридизация

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]

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]

Такая высокая химическая устойчивость алканов объясняется тем, что все связи в их молекулах образованы с участием р -гибридных орбиталей атома углерода и являются очень п-рочными. р -Гибридизацией орбиталей углерода объясняется также и то, что молекулы алканов имеют зигзагообразное строение с углом между связями у атома углерода 109° [c.297]

Направленность связен в молекулах NH3 и Н2О также может быть объяснена с точки зрения гибридизации электронных орбита-лей. В гибридизации могут участвовать орбитали, заполненные наполовину и полностью. Таким образом в атоме азота наряду с тремя 2р-орбиталями в гибридизации может принимать участие и 2 s-орбиталь. В результате гибридизации можно ожидать, что четыре гибридные орбитали будут направлены к вершинам тетраэдра. [c.108]

Атом лития на 25-подуровне имеет один неспаренный электрон и, следовательно, соединение должно иметь состав LiH. У атома бериллия этот подуровень заполнен и нет ни одного неспаренного электрона, следовательно, бериллий не должен образовывать ни одной химической связи. У бора и следующих за ним элементов (С, N, О, F) происходит последовательное заполнение 2р-подуровня, и атомы этих элементов будут иметь определенное число неспаренных электронов. Если при образовании связей учитывать только наличие неспаренных электронов, то для этих элементов должны образоваться следующие водородные соединения ВН, СН , NH3, Н7О, HF. Отсюда видно, что, применяя только обменный механизм образования химической связи, можно вступить в противоречие с экспериментальными данными бериллий образует соединение с водородом состава ВеНг, водородные соединения бора также имеют другой состав, а простейшее соединение углерода с водородом имеет состав СН4.Устранить это противоречие можно, предположив, что атомы элементов второго периода в образовании молекул участвуют в возбужденном состоянии, т.е. происходит распаривание 5-электронов и переход их на р-подуровень. Но тут возникает другое несоответствие с опытными данными. Поскольку энергии 5- и р-электронов различны, то и энергии образуемых ими химических связей должны отличаться, а, следовательно, подобные связи Э-Н должны иметь разную длину (в зависимости от того, орбитали какого типа принимают участие в их образовании). Согласовать теорию и эксперимент можно, введя предположение об усреднении энергий 5- и р-подуровней и образовании новых уровней, на которых энергии электронов, находящихся уже на орбиталях другого типа, одинаковы. А раз это так, то по правилу Хунда, в атоме появляется максимальное число неспаренных электронов. Эта гипотеза получила название явления гибридизации, а орбитали, образующиеся в результате усреднения энергий подуровней, называются гибридными. Естественно, что при этом меняются и форма электронных облаков, и их расположение в пространстве. В зависимости от того, какие орбитали участвуют в образовании гибридных орбиталей, рассматривают различные типы гибридизации и пространственные конфигурации образовавшихся гибридных орбиталей (см. рис. 14.). Число получившихся гибридных орбиталей должно быть равно общему числу орбиталей, вступивших в гибридизацию. В зависимости от того, какие орбитали взаимодействуют между собой, рассматривают несколько типов гибридизации [c.48]

Включение -орбиталей делает возможным также осуществление плоской квадратной конфигурации. Из рис. 6 легко видеть, что исключение вертикальных частей (направление г) приводит к четырем орбиталям, направленным под прямыми углами друг к другу в плоскости ху. Исключить вертикальные части можно, если не включать в набор орбиталей, участвующих в гибридизации, функции йг2. И Рг- Четыре результирующие хр -гибридные волновые функции имеют вид [c.47]

Таким образом, мы получили три типа эквивалентных гибридных орбиталей, образуемых АО 5- и типа. Следует ясно осознавать, что гибридизация орбиталей не является каким-либо реальным физическим эффектом, действительно включающим возбуждение электронов с 5-+/>-переходами. Это лишь удобный математический прием, позволяющий без прямых вычислений достаточно надежно воспроизвести форму ЛМО сложной молекулы в тех случаях, когда эта ЛМО хорошо локализована на связи. Направленность гибридных АО дает ключ к пониманию геометрической формы молекул, а также ряда их важных стереохимических особенностей. Рассмотрим несколько характерных примеров. [c.391]

В гибридизации могут участвовать не только одноэлектронные, но также и двухэлектронные АО. В этом случае на гибридных орбиталях остается такое число неподеленных, т. е. не принявших участия в образовании связей, электронных пар (НП), которое было на исходных АО. Не принимают участия в гибридизации свободные АО и те из одноэлектронных, которые образуют я-связи. [c.117]

Кремнезема и стеклообразном бЮз колеблется от 120 до 180°. Этот факт объясняется тем, что в данном случае имеет место сложный тип промежуточной "-гибридизации (где 1гибридные орбитали являются эквивалентными, т. е. для разных форм доля того или иного типа гибридизации при образовании связи 51—О—51 неодинакова, что и определяет различие в угле связи, а также ее длине и прочности. На величину угла связи 51—0—81 оказывает при этом влияние также действие сил отталкивания пар электронов кислорода, не участвующих в образовании связи. [c.11]

Несколько причин обусловили проявление углеродом выше отмеченных свойств. Доказано, что энергия связи (прочность связи) С—С сопоставима с прочностью связей С—О. Для сравнения укажем, что связь Si—О намного прочнее связи Si—Si. Углерод обладает возможностью проявлять не одну, а целых три разновидности гибридизации орбиталей в случае яр -гибридизации образуются четыре гибридных орбитали, имеющие тетраэдрическую ориентацию с их помощью образуются простые ковалентные связи в случае яр -гибридизации образуются три гибридные орбитали, ориентированные в одной плоскости, и с их помощью образуются двойные кратные связи наконец, с помощью двух яр-гибридизованных орбиталей, имеющих линейную ориентацию, между атомами углерода возникают тройные кратные связи. Сейчас хорошо известно, что атомы углерода способны образовывать простые, двойные и тройные связи не только друг с другом, но также и с другими элементами. Таким образом, современная теория строения молекул (ее основы см. в 3) объясняет и огромное число органических соедине- [c.276]

В л77 -гибридизации принимают участие одна 5- и две / -орбитали с образованием трех гибридн 1х равноценных орбиталей. По форме они также представляют собой объемные восьмерки. Отличие их от sp -тl 6-ридных орбиталей в том, что большая лопасть объемной восьмерки у них несколько короче, Гибридные орбитали лежат в одной плоскости и направлены под углом 120 друг к другу, т. е. их вершины образуют равносторонний треугольник. [c.36]

Гибридизация атомных орбиталей обусловливает также и более симметричное распределение электронной плотности в молекуле. Так, при комбинации атомных 5- и р-орбиталей (вр-гибри-дизации) возникают две гибридные орбитали, расположенные относительно друг друга под углом 180° (рис. 11.9). Смешение одной 5- и двух р-орбиталей (яр -гибридизация) приводит к образованию трех гибридных орбиталей, расположенных друг к другу под углом 120° рис. 11.10). Взаимодействие одной 5- и трех р-орбиталей сопровождается яр -гибридизацией, при которой четыре гибридные орбитали симметрично ориентированы в пространстве к четырем вершинам тетраэдра, т. е. расположены под углом 109 1 (рис. 11,11). [c.43]

С помощью разобранного примера мы начинаем постигать, смысл вто-ричной гибридизации, т. е. перераспределения в молекулярных гибридных орбиталах - и р-характеров атомных гибридных орбиталов. Такая вторичная гибридизация называется также изовалентной, поскольку она не сопровождается изменением валентности центрального атома в противоположность, первичной гибридизации при переходе от к Сх/гвр"- [c.287]

Теперь проанализируем некоторые схемы гибридизации с точки зрения типов атомных орбиталей, необходимых для построения гибридов. Поскольку необходимые орбитали свободны, то возможно существование определенного набора гибридов. Однако существуют некоторые энергетические требования, которые также важны. Еслн одной или большему числу орбиталей, требующихся для гибридизации, соответствует значительно большая энергия, чем у других, то энергетически невозможно, чтобы для атома в действительности была достигнута полная гибридизация. Так, если обратиться к метану (рис. 3.2) и предположить, что энергия возбуждения намного выше, скажем >П5 ккал/г-атом (а не 96 ккал/г-атом), то конфигурация СНг должна быть более устойчива, чем СН4. Другой пример сера, хотя и имеет б электронов во внешнем слое, образует небольшое число соединений, в которых используются шесть гибридных <1 8р -орбиталей, так как энергия, необходимая для возбуждения атома серы из [Ме]35 3р -основного состояния в [Ме]353р 3 -состояние, столь велика, что не компенсируется (за редким исключением) энергией образования шести связей. По энергетическим соображениям возможна также и смесь гибридных состояний. Две схемы гибридизации, дающие набор тетраэдрически направленных орбиталей, а именно хр и 5 , являются только крайними случаями, и возможно, что набор тетраэдрических гибридов образуется с использованием 5-орбитали и части каждого из двух наборов й у, И рх, Ру, рх- Для углеродз величина -характера, несомненно, неизмеримо мала, так как низшая свободная -орбиталь, а именно Ы, настолько выше 2р-орбитали, что ее использование возможно только с крайним энергетическим дефицитом. В тетраэдрических ионах МпО ", СгО и т. д. Зй-орбитали имеют примерно ту же энергию, что и 4 х-орбиталь, а 4р-орбитали несколько большую. Гибридизация орбиталей атомов Мп и Сг в этих случаях, вероятно, представляет смесь и 5р -гибридов с -характером, большим, чем р-характер. [c.100]

Как показано с помощью ИК-спектров [67], комплекс 8ЬС1д- /2СвНб имеет симметрию С этой точки зрения, а также с учетом максимального отталкивания между лигандами и неподеленной парой атома сурьмы наиболее приемлемой является зp д.y-гибридизация [68]. При этом увеличение степени -гибридизации почти не меняет р -характер неподеленной пары и существенно уменьшает заселенность р - и р -орбиталей. Следовательно, изменение гибридизации приводит к увеличению e Qq . Перенос заряда на вакантную гибридную орбиталь соответствует увеличению электронной плотности на р - и р ,-орбиталях и приводит к уменьшению е О,дгг- Эта точка зрения представляется более последовательной при объяснении имеющихся экспериментальных данных. Можно считать, что для всех комплексов одного и того же акцептора, например 5ЬС1з, степень -гибридизации примерно одинакова и приводит к одному и тому же увеличению значения Тогда при уве- [c.143]

Используя р-атомное состояние углерода, можно построить формулу ацетилена (рис. 1.10). При этом по две р-орбитали каждого из углеродных атомов не участвуют в гибридизации. Путем бокового перекрывания они образуют две перпендикулярные друг другу л-связи. Кулоновские силы отталкивания между ядрами экранируются здесь шестью электронами, поэтому энергетической впадине, определяюш,ей длину связи, отвечает, еще меньшее расстояние, чем в этане или этилене (см. табл. 1.5). Боковое перекрывание р-орбиталей из-за уменьшения расстояния между ядрами усиливается, и это ведет к большему выделению энергии. Поэтому я-связи ацетилена примерно на 10—15% прочнее, чем я-связи этилена (см. табл. 1.5). Более значительное перекрывание р-орбиталей приводит также к тому, что плотность вероятности распределения р-электронов л-связей сильнее втягивается в пространство ме5кду С-атомами, а внешняя сфера становится более бедной отрицательным зарядом. Это обусловливает соответственный сдвиг а-электронов, осуществляющих связи С—Н в ацетилене, в направлении атомов углерода. В результате водород приобретает положительный заряд и легче отщепляется в виде протона, что действительно и наблюдается у ацетилена. По предложению Уолша эту особенность ацетилена можно объяснить и чисто статистически, рассмотрев -долю в гибридных функциях [c.40]

В результате такого расположения гибридных облаков молекулы состава AXg, где А является центральным атомом, имеют линейную конфигурацию, т. е. ядра всех взаимодействующих атомов располагаются на одной прямой. Например, находятся в состоянии sp-гибридизации валентные электронные орбитали атома бериллия в линейной молекуле Be l2 (рис. 11.11). Линейную конфигурацию вследствие sp-гибридизации валентных электронных орбиталей имеют также молекулы BeBrg, Be( Hg)2, Zn l2, СО2 и ряд других. [c.167]

Пространственная конфигурация молекул и комплексов. Характер ги-бридишции валентных орбиталей центрального атома и их пространственное расположение определяют пространственную конфигурацию 1юлекул и комплексных ионов. Так, при комбинации одной 5- и одной р-орбитали возникают две р-гибридные орбитали, расположенные симметрично под углом 180° (рис. 48). Отсюда и связи, образуемые с участием электронов этих орбиталей, также располагаются юд углом 180°. Например, у атома бериллия ер-гибридизация орбитллей проявляется в молекуле ВеСЬ, которая вследствие этого имеет линейную форму [c.73]

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]

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]

Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sp -гибридизация), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование sp -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, то почему они не возникают в НаО л NH3 На да шый вопрос следует ответить, что направленность связей в этих соединениях также можно объяснить sp -гибридизацией. Такой подход является даже более точным, чем изложенный на стр. 161 и 162. Не следует, однако, забывать, что оба подхода являются приближенными. При образовании молекулы HjO атом кислорода люжет приобретать конфигурацию наружного слоя где Ф2, Фз и — sp -гибридные волновые функции верхние индексы указывают количество электронов, занимающих данную орбиталь. Таким образом, две из четырех гибридных орбиталей атома кислорода заняты неспаренньши электронами и могут образовать химические связи угол между этими связями должен составлять 109,5°. Это значение ближе к экспериментальному (104,5°), чем величина 90°, даваемая схемой, рассмотренной на стр. 161. Однако если на стр. 161—162 пришлось объяснять отклонение теоретической величины от экспериментальной для молекулы HjO, то здесь нужно объяснить, почему углы между связями у аналогов воды HjS, HaSe и НаТе заметно отличаются от 109,5°. Это объясняется действием ряда факторов. В частности, в соединениях, содержащих большие атомы, связь слабая и выигрыш энергии в результате образования связи гибридными орбиталями не компенсирует некоторое возрастание энергии s-электронов, обусловленное их переходом на sp -гнбридные орбитали. Это препятствует гибридизации. Кроме того, как показали точные расчеты, при образовании связи Э—Н 25-орбитали кислорода (и азота) сильнее перекрываются с ls-орбиталями водорода, чем 2р-орбита-ли. Для аналогов кислорода, наоборот, сильнее перекрываются р-орбитали. Это обусловливает больший вклад s-состояний (гибридизацию) в образование химической связи в молекуле Н О, чем в ее аналогах. Поэтому валентные углы в H2S, HjSe и НаТе близки к 90°. [c.168]

Гибридизация с й-орбиталями. Кроме успешного объяснения стереохимии соединений углерода, теория валентных связей также успешно объяснила строение координационных соединений. В этом случае обычно необходимо принимать во внимание влияние -орбиталей. Наиболее часто получаются 5р -гибридные связи, обусловливающие плоскую квадратную структуру, и сРзр -гибридные связи, приводящие к октаэдру. Подробнее это рассматривается в гл. 7. Наиболее обычные связи вместе с их геометрической моделью и относительной прочностью приведены в табл. [c.174]

Качественно новое явление при рассмотрении молекул состоит в использовании гибридных орбиталей. Наиболее известными являются гибридные зр -, зр -- и 5р-орбитали атома углерода, объясняющие причины многообра-зия органических соединений. Ввиду существования этих типов гибридизации в органических молекулах встречаются преимущественно два типа связи — а-связь и я-связь. Чистая а-связь встречается, например, в насыщенных углеводородах, в которых атом углерода образует гибридные р -орбитали. В ароматических углеводородах вследствие зр -гибридизации наряду с а-связью, образующей остов молекулы, имеется также еще к-связь. В случае а-связи электронное облако располагается симметрично вокруг линии, проведенной через атомные ядра. В случае п-связи электронное облако располагается симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через атомные ядра. В соединениях с гетероатомами к этим двум состояниям электронов добавляются еще одиночные электронные пары гетеро-атома, находящиеся на несвязывающих п-орбиталях. [c.177]

Как видно из рис. 10.11, гибридная АО отличается от водородо-подобыых АО значительным концентрированием электронной плотносги в определенном направлении пространства. Естественно полагать, что именно в этих направлениях будут возникать химические связи при перекрывании электронных облаков орбиталей, образующих связь атомов. В обобщенной форме эта идея известна как принцип максимального перекрывания-, наиболее прочные химические связи образуются в направлении наибольшего перекрывания орбиталей атомов. Таким образом, определив относите.пьную ориентацию гибридных АО атома, можно установить напранление образуемых ими связей. Проследим за тем, как представления о гибридизации АО позволяют описать геометрическую форму молекул. Полезно при этом также рассмотреть, как можно подойти к концепции гибридизации с чисто качественных позиций (Л. Полинг, Дж. Слэтер). [c.388]

Табл. 11.1 содержит также указания на тип гибридизации орбитали центрального атома, осуществляющего двухпентровую связь с лигандом. Схема образования гибридных орбиталей, включающих -функции, не отличается от рассмотренной д.пя случая лр-гибридных орбиталей (см. разд. 10.13). Гибридные орбитали, состав и форма которых определены типом координационного полиэдра, обеспечивают максимальное перекрывание с локализован-410 [c.410]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология