Wskaż, który opis dotyczy orbitali zhybrydyzowanych typu sp.
1. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital es w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli.
2. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum układu współrzędnych można zauważyć dwie struktury przypominające ósemki koloru żółtego i błękitnego z rozmytym wypełnieniem, ustawione poziomo względem osi x. Ósemki te nie są symetryczne - składają się z większej i mniejszej kulki.
3. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital s w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli. Na lewo oraz na prawo od osi x umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy żółtej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital p x.
4. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital s w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli. Na lewo oraz na prawo od osi x umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy żółtej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital pe x. Na lewo oraz na prawo od osi y umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy zielonej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital p y.
Wskaż, który opis dotyczy orbitali zhybrydyzowanych typu sp.
1. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital es w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli.
2. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum układu współrzędnych można zauważyć dwie struktury przypominające ósemki koloru żółtego i błękitnego z rozmytym wypełnieniem, ustawione poziomo względem osi x. Ósemki te nie są symetryczne - składają się z większej i mniejszej kulki.
3. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital s w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli. Na lewo oraz na prawo od osi x umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy żółtej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital p x.
4. Ilustracja przedstawia trójwymiarowy układ współrzędnych, w środku którego zaznaczone jest kropką jądro atomu. W centrum widoczny jest również orbital s w postaci jasnobłękitnej rozmytej kuli. Na lewo oraz na prawo od osi x umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy żółtej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital pe x. Na lewo oraz na prawo od osi y umieszczone są dwie symetryczne do siebie struktury barwy zielonej przypominające dwie połówki poziomo ustawionej i rozciągniętej w poziomie ósemki, która jest wypełniona w środku i rozmyta. Struktura ta symbolizuje orbital p y.
Źródło: Joanna Kośmider, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, domena publiczna.
RuQVHcXbPIwx1
Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania. Dwa orbitale sp powstają: Możliwe odpowiedzi: 1. w wyniku hybrydyzacji, czyli liniowej kombinacji mieszanych orbitali i ., 2. w wyniku czołowego nakładania się orbitali i ., 3. w wyniku bocznego nakładania się orbitali i .
RBd5gu5dtQd7T1
Ćwiczenie 2
Wskaż związki, w których hybrydyzacja atomu centralnego jest typu . Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6.
R1ezL18ngwZj72
Ćwiczenie 3
Łączenie par. Zadecyduj, które zdanie jest prawdziwe, a które fałszywe.. Orbitale zhybrydyzowane powstają poprzez nałożenie się dwóch orbitali typu i dwóch orbitali typu , w wyniku czego otrzymujemy dwa orbitale typu .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Cząsteczki, w których atom centralny ma hybrydyzację , mają budowę liniową.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Orbitale typu powstają poprzez zmieszanie orbitali różnych atomów.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Maksymalna liczba elektronów, które występują na podpowłoce , wynosi .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Hybrydyzacja typu może też występować w cząsteczkach homoatomowych, takich jak .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W orbitalach typu przeważa gęstość elektronowa o charakterze typu , co przejawia się w kształcie tego orbitalu.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Zadecyduj, które zdanie jest prawdziwe, a które fałszywe.. Orbitale zhybrydyzowane powstają poprzez nałożenie się dwóch orbitali typu i dwóch orbitali typu , w wyniku czego otrzymujemy dwa orbitale typu .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Cząsteczki, w których atom centralny ma hybrydyzację , mają budowę liniową.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Orbitale typu powstają poprzez zmieszanie orbitali różnych atomów.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Maksymalna liczba elektronów, które występują na podpowłoce , wynosi .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Hybrydyzacja typu może też występować w cząsteczkach homoatomowych, takich jak .. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. W orbitalach typu przeważa gęstość elektronowa o charakterze typu , co przejawia się w kształcie tego orbitalu.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
2
Ćwiczenie 4
RO6ICkJprUDYU21
Podpisz rysunek.
Podpisz rysunek.
Źródło: Joanna Kośmider, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, domena publiczna.
R1PmvhWmzv6XU
(Uzupełnij).
Przypomnij sobie, w jaki sposób zapisuje się konfigurację elektronową.
Stan podstawowy: . Stan wzbudzony: .
21
Ćwiczenie 5
Etyn (acetylen) to najprostszy ze znanych alkinów. Jest otrzymywany np. na drodze hydrolizy węgliku wapnia (). W cząsteczce acetylenu atom węgla przyjmuje hybrydyzację typu , a konfigurację elektronową w stanie podstawowym można zapisać następująco: .
Omów krok po kroku sposób powstawania orbitali zhybrydyzowanych .
R1TDhPWiI7HlV
Odpowiedź: (Uzupełnij).
R1XKyUWWiYoZY
(Uzupełnij).
Krok Przedstaw konfigurację elektronową atomu węgla w stanie podstawowym i wzbudzonym w formie klatkowej. Omów sposób wzbudzenia elektronu. Krok Określ ilość orbitali atomowych, które ulegają wymieszaniu. Krok Opisz słownie proces hybrydyzacji typu i jej efekty.
Krok Atom węgla ulega wzbudzeniu elektronowemu. Przejście polega na wzbudzeniu jednego elektronu z poziomu orbitalnego na wolny poziom orbitalny tej samej powłoki. W stanie wzbudzonym atom węgla ma łącznie cztery elektrony niesparowane.
RrlGibYWAchZT
Ilustracja przedstawia konfigurację elektronową powłoki walencyjnej w stanie podstawowym i wzbudzonym w formie klatkowej. Stan podstawowy: w klatce są dwie strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach, w klatce są dwie strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach, to trzy klatki, w dwóch pierwszych klatkach jest po jednej strzałce skierowanej w górę, trzecia - ostatnia klatka - jest pusta. Stan wzbudzony z gwiazdką w indeksie górnym: w klatce są dwie strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach, w klatce znajduje się jedna strzałka skierowana w górę, to trzy klatki, w każdej z nich jest po jednej strzałce skierowanej w górę.
Konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej w stanie podstawowym i wzbudzonym w formie klatkowej
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Krok Hybrydyzacji ulegają dwa orbitale (orbital oraz ).
Krok W hybrydyzacji typu dochodzi do wymieszania jednego orbitalu typu oraz jednego orbitalu , w wyniku czego powstają dwa zhybrydyzowane orbitale typu . W każdym zhybrydyzowanym orbitalu znajduje się jeden niesparowany elektron. Energia elektronów w obu orbitalach jest taka sama. Osie symetrii orbitali tworzą ze sobą kąt . Schematycznie można proces hybrydyzacji typu przedstawić tak, jak to zrobiono poniżej.
R1PVqUmvQKL82
Ilustracja przedstawia dwa trójwymiarowe układy współrzędnych, które stanowią po trzy przecinające się osie opisane kolejno <math aria‑label="iks">x, <math aria‑label="igrek">y, <math aria‑label="zet">z. W pierwszym układzie znajdują się niezhybrydyzowane orbitale oraz . Orbital stanowi niebieska kula mająca środek w początku układu współrzędnych z jego wyłączeniem. Wzdłuż osi <math aria‑label="iks">x znajduje się orbital składający się z dwóch lobów, których węższe końce znajdują się w początku układu współrzędnych, loby mają kształt trójwymiarowej ósemki obracającej się wokół osi . Jest żółty. W drugim układzie przedstawiono powstałe w wyniku wymieszania orbitali i dwa orbitale typu . Znajdują się one wzdłuż osi <math aria‑label="iks">x, orbital stanowią dwa loby, jeden mniejszy, zaś drugi większy, których wąskie końce znajdują się od strony początku układu współrzędnych i które poszerzają się w miarę oddalania od punktu (0; 0). Ich kształt można przyrównać do kształtu trójwymiarowej nieproporcjonalnej z jednej strony obracającej się w wzdłuż osi <math aria‑label="iks">x ósemki.
Schemat powstawania orbitali typu – uwzględniono wyłącznie orbitale biorące udział w hybrydyzacji
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 6
Na lekcji uczniowie mieli za zadanie przedstawić sposób powstawania orbitali zhybrydyzowanych typu w cząsteczce . Poniżej zapisano sposób zaproponowany przez jednego z uczniów:
W celu utworzenia wiązań w cząsteczce , konieczne jest powstanie orbitali typu . W stanie podstawowym konfiguracja elektronowa atomu węgla wygląda następująco:
R1cEyfK9m8sHw
Ilustracja przedstawia zapis klatkowy konfiguracji elektronowej atomu węgla w stanie podstawowym zaproponowany przez ucznia. , co reprezentuje pojedyncza klatka, w której znajdują się dwie strzałki, jedna skierowana do góry, zaś druga do dołu. Dalej , co odpowiada pojedynczej klatce, w której znajdują się dwie strzałki, jedna skierowana do góry, zaś druga do dołu. Następnie, , której odpowiadają trzy klatki, z czego w pierwszej znajdują się dwie strzałki, jedna skierowana do góry, zaś druga do dołu.
Klatkowy zapis konfiguracji elektronowej atomu węgla w stanie podstawowym, zaproponowany przez ucznia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wzbudzeniu ulega atom węgla. Po wzbudzeniukonfiguracja elektronowa atomu węgla wygląda następująco:
RDTIZaNhoUcSW
Ilustracja przedstawia zapis klatkowy konfiguracji elektronowej atomu węgla w stanie wzbudzonym zaproponowany przez ucznia. Stan wzbudzony, gwiazdka w indeksie górnym: , co reprezentuje pojedyncza klatka, w której znajdują się dwie strzałki, jedna skierowana do góry, zaś druga do dołu. Dalej , co odpowiada pojedynczej klatce, w której znajduje się jedna strzałka skierowana do góry. Następnie, , której odpowiadają trzy klatki, z czego w pierwszej znajdują się dwie strzałki, jedna skierowana do góry, zaś druga do dołu. W drugiej klatce znajduje się jedna strzałka skierowana do góry.
Klatkowy zapis konfiguracji elektronowej atomu węgla w stanie wzbudzonym, zaproponowany przez ucznia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wymieszaniu ulega orbitaloraz orbital. Po wymieszaniu otrzymujemy orbital zhybrydyzowany , o poniżej zaprezentowanym kształcie.
R1a8crVkgZcBv
Ilustracja przedstawia orbital zaproponowany przez ucznia. W trójwymiarowym układzie współrzędnych, w którym osie opisano <math aria‑label="iks">X, <math aria‑label="igrek">y, <math aria‑label="zet">z, narysowano kulę, której środek znajduje się w początku układu współrzędnych. Kula jest podpisana . Na przecięciu osi znajduje się środek niebieskiej kuli opisanej jako .
Orbital zaproponowany przez ucznia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przeanalizuj powyższe informacje i wyjaśnij, gdzie uczeń popełnił błędy.
R10VsKwf0Zy5J
Odpowiedź: (Uzupełnij).
R708F1uUo1jPL
(Uzupełnij).
Zwróć uwagę na zasadę rozbudowy powłok elektronowych, pamiętając o regule Hunda i zakazie Pauliego.
Uczeń źle przedstawił konfigurację w stanie podstawowym i wzbudzonym. Nie uwzględnił reguły Hunda i zakazu Pauliego.
Konfiguracja w stanie podstawowym powinna być zapisana następująco:
Rz8vWANqkJdIm
Ilustracja przedstawia klatkowy zapis konfiguracji elektronowej w stanie podstawowym i wzbudzonym. Zapis klatkowy w stanie podstawowym. Na podpowłoce jest para elektronów, na podpowłoce jest para elektronów, na podpowłoce dwie pierwsze klatki mają po jednym elektronie, ostatnia klatka jest pusta. Zapis klatkowy, stan wzbudzony. Na podpowłoce jest para elektronów. Na podpowłoce jest jeden elektron. Na podpowłoce w trzech klatkach jest po jednym elektronie.
Klatkowy zapis konfiguracji
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Uczeń napisał: Wymieszaniu ulega orbital oraz orbital . W tym wypadku chodzi zapewne o orbital , co jednak nie jest zgodne z zaproponowanym przez niego rysunkiem. Uczeń, zamiast orbitalu typu , przedstawił na rysunku orbital typu .
3
Ćwiczenie 7
Dokonaj analizy poniższych informacji i uzupełnij zdania, dobierając odpowiednie określenia. Nie przejmuj się, że nie znasz wszystkich terminów. Po wykonaniu zadania, sprawdź ich znaczenie. Zastanów się, czy potrzebne były pełne informacje, by wykonać to zadanie.
Przykładem trwałego dirodnika jest metylen, którego wzór strukturalny przedstawiono poniżej.
Przykładem trwałego dirodnika jest metylen, którego wzór strukturalny opisano poniżej.
R1App40jwmclB
Wzór strukturalny metylenu. Atom węgla łączy się po lewej i prawej stronie z atomem wodoru. Nad i pod symbolem węgla jest kropka.
Wzór strukturalny metylenu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1MRbOFXoEqBL
Ilustracja przedstawiająca karbeny w stanie singletowym i trypletowym. Karben singletowy posiada hybrydyzację . Dwa podstawniki oraz , a także para elektronowa symbolizowana przez dwie pionowe strzałki skierowane w przeciwnych kierunkach na jednym z czterech orbitali ma parę elektronów. Obok znajduje się struktura karbenu trypletowego, jednak o hybrydyzacji , to znaczy elektrony znajdują się na dwóch orbitalach p oraz , są niesparowane.
Karben w stanie singletowym i trypletowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RizexWThyPZ6W
Słownik pojęć:
dirodnik (dwurodnik)
– atom, cząsteczka lub jon, zawierające dwa niesparowane elektrony, dla którego
można wyróżnić przynajmniej dwa stany elektronowe o różnej multipletowości (singletowy i trypletowy)
karbeny
– grupa organicznych związków chemicznych, pochodnych metylenu (), o wzorze ogólnym: ; są rodnikami obojętnymi elektrycznie i zawierają atom węgla z sześcioma elektronami walencyjnymi
dwuwiązalny atom
– atom (dwuwartościowy) posiadający dwa niesparowane elektrony, zdolny do utworzenia dwóch wiązań chemicznych
stan singletowy
– stan, dla którego wartość spinu elektronu wynosi
stan trypletowy
– stan, dla którego wartość spinu elektronu wynosi
hybrydyzacja
– liniowa kombinacja orbitali atomowych, polegająca na wymieszaniu jednego orbitalu typu s z dwoma orbitalami typu , podczas której powstają orbitale zhybrydyzowane typu
Słownik pojęć:
dirodnik (dwurodnik)
– atom, cząsteczka lub jon, zawierające dwa niesparowane elektrony, dla którego
można wyróżnić przynajmniej dwa stany elektronowe o różnej multipletowości (singletowy i trypletowy)
karbeny
– grupa organicznych związków chemicznych, pochodnych metylenu (), o wzorze ogólnym: ; są rodnikami obojętnymi elektrycznie i zawierają atom węgla z sześcioma elektronami walencyjnymi
dwuwiązalny atom
– atom (dwuwartościowy) posiadający dwa niesparowane elektrony, zdolny do utworzenia dwóch wiązań chemicznych
stan singletowy
– stan, dla którego wartość spinu elektronu wynosi
stan trypletowy
– stan, dla którego wartość spinu elektronu wynosi
hybrydyzacja
– liniowa kombinacja orbitali atomowych, polegająca na wymieszaniu jednego orbitalu typu s z dwoma orbitalami typu , podczas której powstają orbitale zhybrydyzowane typu
W poniższych wzorach oznacz numerem 1 te atomy, które przyjmują hybrydyzację . Jeśli uważasz, że występuje hybrydyzacja innego rodzaju, postaw znak x.
R1Da9jtw66WMR
Wzory:
1. Atom azotu łączy się wiązaniem potrójnym z lewej strony z atomem węgla, ten z kolei łączy się z lewej strony z grupą ce ha dwa, która w dół łączy się z grupą ce ha trzy.
2. Atom węgla położony centralnie w jednej linii, po lewej i prawej stronie, łączy się wiązaniami podwójnymi z dwoma grupami ce ha dwa.
3. Dwa atomy węgla łączą się wiązaniem potrójnym. Atom węgla z lewej strony łączy się z atomem wodoru. Atom węgla z prawej strony łączy się z grupą ce ha dwa, która na górze łączy się z grupą ce ha trzy.
4. Dwa atomy węgla łączą się wiązaniem potrójnym. Każdy atom węgla w jednej linii łączy się z atomem wodoru.
5. Atom azotu łączy się z lewej strony wiązaniem potrójnym z atomem węgla, a ten łączy się z lewej strony z atomem wodoru.
6. Atom węgla z lewej strony łączy się wiązaniem potrójnym z kationem tlenu, a z prawej strony z grupą ce ha trzy.
Wzory:
1. Atom azotu łączy się wiązaniem potrójnym z lewej strony z atomem węgla, ten z kolei łączy się z lewej strony z grupą ce ha dwa, która w dół łączy się z grupą ce ha trzy.
2. Atom węgla położony centralnie w jednej linii, po lewej i prawej stronie, łączy się wiązaniami podwójnymi z dwoma grupami ce ha dwa.
3. Dwa atomy węgla łączą się wiązaniem potrójnym. Atom węgla z lewej strony łączy się z atomem wodoru. Atom węgla z prawej strony łączy się z grupą ce ha dwa, która na górze łączy się z grupą ce ha trzy.
4. Dwa atomy węgla łączą się wiązaniem potrójnym. Każdy atom węgla w jednej linii łączy się z atomem wodoru.
5. Atom azotu łączy się z lewej strony wiązaniem potrójnym z atomem węgla, a ten łączy się z lewej strony z atomem wodoru.
6. Atom węgla z lewej strony łączy się wiązaniem potrójnym z kationem tlenu, a z prawej strony z grupą ce ha trzy.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom węgla przyjmuje hybrydyzację typu , gdy z jednej strony łączy się za pomocą wiązania potrójnego z innym atomem, a z drugiej strony tworzy wiązanie pojedyncze z innym atomem (np. z atomem wodoru).
Atom węgla przyjmuje hybrydyzację typu w związkach zwanych allenami.
Atom azotu przyjmuje hybrydyzację typu w związkach zwanych nitrylami, czyli pochodnych cyjanowodoru (), o wzorze ogólnym .
3
Ćwiczenie 8
R1JvBbeiprFKM
Wybierz, w jakich związkach atom węgla przyjmuje hybrydyzację typu . Możliwe odpowiedzi: 1. w allenach, 2. w nitrylach, 3. w alkoholach, 4. w alkenach
