Hibridizacija orbitala

Hibridizacija orbitala u hemiji je koncept miješanja atomskih orbitala, pri čemu nastaju hibridne orbitale. Hibridne orbitale u sklopu teorije valentne veze objašnjavaju oblik molekulskih orbitala kod molekula.

Historija

Pojam hibridizacije orbitala je uveo Linus Pauling, prilikom objašnjenja strukture molekule metana CH₄. Koncept koji je razvijen na tako jednostavnoj molekuli je kasnije primijenjen i na druge organske molekule. Osim toga, hibridizacijom orbitala se objašnjava struktura kompleksnih spojeva.

sp3 hibridizacija

Elektronska konfiguracija ugljika je 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ i to se može prikazati:

${\displaystyle C\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \downarrow }{2s}}\;{\frac {\uparrow \,}{2p_{x}}}\;{\frac {\uparrow \,}{2p_{y}}}\;{\frac {\,\,}{2p_{z}}}}$

U prvom koraku hibridizacije dolazi do ekscitacije elektrona iz 2s u 2p orbitalu.

${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{2s}}\;{\frac {\uparrow \,}{2p_{x}}}{\frac {\uparrow \,}{2p_{y}}}{\frac {\uparrow \,}{2p_{z}}}}$

Miješanjem 2s i 2p orbitala nastaju četiri hibridne sp³ orbitale:

${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{3}}}}$

One se prekrivaju sa 1s orbitalama iz vodonikovih atoma pa nastaje tetraedarska struktura.

• 
  Nastajanje sp³ hibridnih orbitala u molekuli metana
• 
  Struktura molekule metana

sp2 hibridizacija

Miješanjem dvije p orbitale sa s orbitalom nastaju tri hibridne sp² orbitale, koje leže u jednoj ravni pod uglom 120°. Elektroni ovih orbitala formiraju σ-vezu, a preostali p-elektroni daju π-vezu. Ovaj tip hibridizacije je prisutan u molekuli etena.

${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}{\frac {\uparrow \,}{sp^{2}}}{\frac {\uparrow \,}{p}}}$

• 
  sp² hibridizacija

sp hibridizacija

Ovaj tip je prisutan kod alkina. Jedna p orbitala se miješa sa jednom s orbitalom dajući dvije hibridne sp-orbitale. Preostali p-elektroni daju dvije π-veze, pa nastaje trostruka veza. Nastale hibridne orbitale leže pod uglom 180°, pa je molekula linearna.

${\displaystyle C^{*}\quad {\frac {\uparrow \downarrow }{1s}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp}}\;{\frac {\uparrow \,}{sp}}{\frac {\uparrow \,}{p}}{\frac {\uparrow \,}{p}}}$

sp3d i sp3d2 hibridizacija

Miješanjem s i p orbitala mogu nastati maksimalno četiri hibridne orbitale, koje popunjava osam elektrona. U nekim slučajevima dolazi do stvaranja više od četiri veze, pa u tom slučaju u hibridizaciju ulaze i d orbitale. Hibridne sp³d orbitale daju oblik trigonske bipiramide (npr. molekula PCl₅). Hibridne sp³d² orbitale daju oblik oktaedra (npr. SF₆).

Također pogledajte

• Hemijska veza

Nedovršeni članak Hibridizacija orbitala koji govori o hemiji treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije.