Przeczytaj
Prosta matematyka?
Za pomocą hybrydyzacjihybrydyzacji trygonalnej (ang. trigonal hybrydization), oznaczonej symbolem spIndeks górny 22, można wyjaśnić powstawanie wiązań kowalencyjnych w wielu typach cząsteczek nieorganicznych oraz organicznych. Jakie orbitaleorbitale atomowe oraz w jakiej ilości „mieszają się”, tworząc nowe orbitale, tzw. orbitale zhybrydyzowaneorbitale zhybrydyzowane (hybrydy) typu spIndeks górny 22? W omawianym procesie dochodzi do wymieszania jednego orbitalu typu s oraz dwóch orbitali typu p ( pIndeks dolny xx oraz pIndeks dolny yy), w wyniku czego powstają trzy zhybrydyzowane orbitale typu spIndeks górny 22. Można to zapisać w postaci równania:
W rzeczywistości utworzone orbitale zhybrydyzowane (hybrydy) spIndeks górny 22 stanowią liniową kombinację funkcji matematycznych orbitali atomowych. Do utworzenia trzech hybryd spIndeks górny 22 spełnione muszą być jednak pewne warunki, dlatego warto odpowiedzieć na kilka dodatkowych pytań.
Czy potrafisz określić konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym i wzbudzonym?
Jaka powinna być konfiguracja elektronowa atomu w stanie podstawowym i wzbudzonym, aby jego orbitale atomowe wymieszały się i utworzyły orbitale zhybrydyzowane (hybrydy) spIndeks górny 22
Zapisz konfigurację elektronową atomu węgla lub boru w stanie podstawowymstanie podstawowym i w stanie wzbudzonymstanie wzbudzonym. Zwróć uwagę na liczbę elektronów, które znajdują się na poszczególnych orbitalach.
Zastanów się i udziel odpowiedzi na pytanie. Elektrony, z których orbitali biorą udział w hybrydyzacji typu spIndeks górny 22 w atomach oraz ?
Trójkąt
Jak wspomniano powyżej, hybrydyzacji trygonalnej ulegają łącznie trzy orbitale – jeden orbital s oraz dwa orbitale typu p (pIndeks dolny xx oraz pIndeks dolny yy). Orbital pIndeks dolny zz pozostaje niezhybrydyzowany i przyjmuje kierunek prostopadły do płaszczyzny orbitali zhybrydyzowanych. Utworzone orbitale zhybrydyzowane (hybrydy) spIndeks górny 22 są jednakowe, jednak różnią się od orbitali pierwotnych: kształtem, rozkładem przestrzennym oraz energią. Co ważne, elektrony obsadzające orbitale zhybrydyzowane mają identyczną energię (mówimy, że są zdegenerowane). Wiązania utworzone za pomocą orbitali spIndeks górny 22 leżą w tej samej płaszczyźnie, a kąty między nimi wynoszą 120°. Figurą geometryczną, określającą położenie hybryd spIndeks górny 22 na płaszczyźnie, jest trójkąt równoboczny.
Nie tylko węgiel
Przykłady związków, w których atom centralny przyjmuje hybrydyzację spIndeks górny 22, można odnaleźć zarówno w chemii nieorganicznej, jak i organicznej. Orbitale spIndeks górny 2 Indeks górny koniec2 wyjaśniają właściwości i strukturę wiązania podwójnego między atomami węgla w związkach organicznych (np. w etenie). Do klasycznych przykładów w chemii nieorganicznej należą między innymi jony oraz , a także cząsteczki, np.: , , .
Słownik
(łac. hybrida „mieszaniec”) zabieg matematyczny z udziałem odpowiednich orbitali walencyjnych atomu centralnego cząsteczki umożliwiający interpretację kształtu cząsteczki; efektem hybrydyzacji jest utworzenie zestawu orbitali zhybrydyzowanych
funkcja falowa opisująca stan jednego elektronu, zależna od współrzędnych, określających jego położenie w atomie (orbital atomowy), cząsteczce (orbital molekularny, orbital cząsteczkowy)
równocenne pod względem kształtu i energii orbitale atomowe będące wynikiem mieszania się orbitali atomowych o różnych kształtach i energii
stan, w którym elektrony rozmieszczone są w taki sposób, aby atom posiadał najmniejszą energię
każdy stan elektronu o energii wyższej od energii stanu podstawowego; jest wynikiem przejścia elektronu (po pobraniu energii) z orbitalu o niższej energii na orbital o energii wyższej; jeśli atom znajduje się w stanie wzbudzonym, dopisywany jest przy nim symbol gwiazdki (*)
Bibliografia
Atkins P., Jones L., Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.
Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 1‑2, Warszawa 2010.
Czerwiński A., Czerwińska A., Jeziorna M., Kańska M., Chemia 3. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2004.
Encyklopedia PWN
Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., Sułkowski W., Chemia 1. Podręcznik i zbiór zadań w jednym, Warszawa 2003.
Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J.,To jest chemia 1, Warszawa 2013.
Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, t. 1, Warszawa 1985.
Pazdro K., Zbiór zadań z chemii dla szkół ponadgimnazjalnych, Warszawa 2003.