Hibridizacija orbitala

Šablon:Nedostaju izvori 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:

$C\frac{\uparrow \downarrow }{1s}\frac{\uparrow \downarrow }{2s}\frac{\uparrow }{2p_x}\frac{\uparrow }{2p_y}\frac{}{2p_z}$

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

$C^{*}\frac{\uparrow \downarrow }{1s}\frac{\uparrow }{2s}\frac{\uparrow }{2p_x}\frac{\uparrow }{2p_y}\frac{\uparrow }{2p_z}$

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

$C^{*}\frac{\uparrow \downarrow }{1s}\frac{\uparrow }{s{p}^3}\frac{\uparrow }{s{p}^3}\frac{\uparrow }{s{p}^3}\frac{\uparrow }{s{p}^3}$

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.

$C^{*}\frac{\uparrow \downarrow }{1s}\frac{\uparrow }{s{p}^2}\frac{\uparrow }{s{p}^2}\frac{\uparrow }{s{p}^2}\frac{\uparrow }{p}$

• 
  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.

$C^{*}\frac{\uparrow \downarrow }{1s}\frac{\uparrow }{sp}\frac{\uparrow }{sp}\frac{\uparrow }{p}\frac{\uparrow }{p}$

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