Типы гибридизации АО. Полярность молекул. Геометрическая структура молекул. С2Н4 гибридизация


Типы гибридизации атомных орбиталей | Задачи 261

 Задача 261.Какие типы гибридизации АО углерода соответствуют образованию молекул СН4, С2Н6, С2Н4, С2Н2? Решение:а) В молекулах СН4 и С2Н6 валентный электронный слой атома углерода содержит четыре электронных пары:

типы гибридизации атомных орбиталей

Поэтому электронные облака атома углерода в молекулах СН4, С2Н6 будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации, когда их оси направлены к вершинам тетраэдра. При этом в молекуле СН4 все вершины тетраэдра будут заняты атомами водорода, так что молекула СН4 имеет тетраэдрическую конфигурацию с атомом углерода в центре тетраэдра. В молекуле С2Н6 атомы водорода занимают три вершины тетраэдра, а к четвёртой вершине направлено общее электронное облако другого атома углерода, т.е. два атома углерода соединены друг с другом. Это можно представить схемами:

типы гибридизации атомных орбиталей

б) В молекуле С2Н4 валентный электронный слой атома углерода, как и в молекулах СН4, С2Н6. содержит четыре электронные пары:

типы гибридизации атомных орбиталей

При образовании  С2Н4 три ковалентные связи образованы по обычному механизму, т.е. являются сигма-связь- связями, и одна - пи-связь - связь. При образовании молекулы С2Н4 каждый атом углерода с двумя атомами водорода сигма-связь- связями и друг с другом двумя связями, одной сигма-связь- и одной пи-связь- связями. Гибридные облака, соответствующие данному типу гибридизации, располагаются в атоме углерода так, чтобы взаимодействие между электронами было минимальным, т.е. как можно дальше друг от друга. Данное расположение атомов углерода (две двойные связи между атомами углерода) характерно для sp2-гибридизации АО углерода. При sp2-гибридизации электронные облака в атомах углерода ориентированы в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 1200, т.е. в направлениях к вершинам правильного треугольника. В молекуле этилена в образовании  сигма-связь- связей участвуют три sp2-гибридные орбитали каждого атома углерода, две между двумя атомами водорода и одна со вторым атомом углерода, а пи-связь- связь образуется за счёт р-электронных облаков каждого атома углерода. Структурная формула молекулы С2Н4 будет иметь вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

в) В молекуле С2Н2 валентный электронный слой атома углерода содержит четыре пары электронов:

типы гибридизации атомных орбиталей

Структурная формула С2N2 имеет вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

Каждый атом углерода соединён одной электронной парой с атомом водорода и тремя электронными парами с другим атомом углерода. Таким образом, в молекуле ацетилена атомы углерода соединены друг с другом одной сигма-связь -связью и двум -связями. С водородом каждый атом углерода соединён сигма-связь -связью. В образовании сигма-связь- связей участвуют две sp-гибридные АО, которые расположены друг относительно друга так, что взаимодействие между ними минимальное, т.е. как можно дальше друг от друга. Поэтому при sp-гибридизации электронные облака между атомами углерода ориентированы в противоположных направлениях друг относительно друга, т.е. угол между связями С—С составляет 1800. Поэтому молекула С2Н2 имеет линейное строение:

типы гибридизации атомных орбиталей

Задача 262. Указать тип гибридизации АО кремния в молекулах Sih5 и SiF4. Полярны ли эти молекулы?Решение:В молекулах Sih5 и SiF4 валентный электронный слой содержит четыре пары электронов:

типы гибридизации атомных орбиталей

Поэтому в обоих случаях электронные облака атома кремния будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации, когда их оси направлены к вершинам тетраэдра. При этом в молекуле Sih5 все вершины тетраэдра заняты атомами водорода, а в молекуле SiF4 – атомами фтора, так что эти молекулы имеют тетраэдрическую конфигурацию с атомом кремния в центре тетраэдра:

типы гибридизации атомных орбиталей

В тетраэдрических молекулах Sih5 и SiF4 дипольные моменты связей Si—H и Si—F взаимно компенсируют друг друга, так что суммарные дипольные моменты обоих молекул будут равны нулю. Эти молекулы неполярны, несмотря на полярность связей Si—H и Si—F.

Задача 263. В молекулах SО2 и SО3 атом серы находится в состоянии sp2-гибридизации. Полярны ли эти молекулы? Какова их пространственная структура?Решение:При sp2-гибридизации гибридные облака располагаются в атоме серы в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 1200, т.е. направленных к вершинам правильного треугольника.

а) В молекуле SО2 две sp2-гибридные АО образуют связь с двумя атомами кислорода, третья sp2-гибридная орбиталь будет занята свободной электронной парой. Эта электронная пара будет смещать электронную плоскость и молекула SО2 примет форму неправильного треугольника, т.е. угол OSO не будет равен 1200. Поэтому молекула SО2 будет иметь угловую форму при  sp2-гибридизации орбиталей атома структуру:

типы гибридизации атомных орбиталей

В молекуле SО2 взаимной компенсации дипольных моментов связей S—O не происходит; дипольный момент такой молекулы будет иметь значение больше нуля, т.е. молекула полярна. 

б) В угловой молекуле SО3 все три sp2-гибридные АО образуют связь с тремя атомами кислорода. Молекула SО3 будет иметь форму плоского треугольника с sp2-гибридизацией атома серы:

типы гибридизации атомных орбиталей

В треугольной молекуле SО3 дипольные моменты связей S—O взаимно компенсируют друг друга, так что суммарный дипольный момент будет равен нулю, молекула полярна.

Задача 264. При взаимодействии SiF4 с HF образуется сильная кислота Н2SiF6, диссоциирующая на ионы Н+  и SiF62-. Может ли подобным образом протекать реакция между СF4 и НF? Указать тип гибридизации АО кремния в ионе  SiF62-.Решение:а) При возбуждении атом кремния переходит из состояния 1s22s22p63s23p3 в состояние 1s22s22p63s13p43d0, а электронное строение валентных орбиталей соответствует схеме:

типы гибридизации атомных орбиталей

Четыре неспаренных электрона возбуждённого атома кремния могут участвовать в образовании четырёх ковалентных связей по обычному механизму с атомами фтора (1s22s22p5), имеющими по одному неспаренному электрону с образованием молекулы SiF4. 

При взаимодействии SiF4 с HF образуется кислота Н2SiF6. Это возможно, потому что в молекуле SiF4 имеются свободные 3d-орбитали, а в ионе F- (1s22s22p6) свободные пары электронов. Связь осуществляется по донорно-акцепторному механизму за счёт пары электронов каждого из двух ионов F- (HF ↔ H+ + F-) и свободных 3d-орбиталей молекулы SiF4. При этом образуется ион SiF62-, который с ионами H+  образует молекулу кислоты Н2SiF6.

б) Углерод (1s22s22p2) может образовать, подобно кремнию, соединение СF4, ног при этом валентные возможности атома углерода будут исчерпаны (нет неспаренных электронов, свободных пар электронов и свободных валентных орбиталей на валентном уровне). Схема строения валентных орбиталей возбуждённого атома углерода имеет вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

При образовании СF4 все валентные орбитали углерода заняты, поэтому ион   образоваться не может.

В молекуле SiF4 валентный электронный слой атома кремния содержит четыре пары электронов:  

типы гибридизации атомных орбиталей

Это же наблюдается и для молекулы СF4. поэтому в обоих случаях электронные облака атомов  кремния и углерода будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации. Когда их оси будут направлены к вершинам тетраэдра:

типы гибридизации атомных орбиталей

buzani.ru

Типы гибридизации атомных орбиталей | Задачи 261

 Задача 261.Какие типы гибридизации АО углерода соответствуют образованию молекул СН4, С2Н6, С2Н4, С2Н2? Решение:а) В молекулах СН4 и С2Н6 валентный электронный слой атома углерода содержит четыре электронных пары:

типы гибридизации атомных орбиталей

Поэтому электронные облака атома углерода в молекулах СН4, С2Н6 будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации, когда их оси направлены к вершинам тетраэдра. При этом в молекуле СН4 все вершины тетраэдра будут заняты атомами водорода, так что молекула СН4 имеет тетраэдрическую конфигурацию с атомом углерода в центре тетраэдра. В молекуле С2Н6 атомы водорода занимают три вершины тетраэдра, а к четвёртой вершине направлено общее электронное облако другого атома углерода, т.е. два атома углерода соединены друг с другом. Это можно представить схемами:

типы гибридизации атомных орбиталей

б) В молекуле С2Н4 валентный электронный слой атома углерода, как и в молекулах СН4, С2Н6. содержит четыре электронные пары:

типы гибридизации атомных орбиталей

При образовании  С2Н4 три ковалентные связи образованы по обычному механизму, т.е. являются сигма-связь- связями, и одна - пи-связь- связь. При образовании молекулы С2Н4 каждый атом углерода с двумя атомами водорода сигма-связь- связями и друг с другом двумя связями, одной сигма-связь- и одной пи-связь- связями. Гибридные облака, соответствующие данному типу гибридизации, располагаются в атоме углерода так, чтобы взаимодействие между электронами было минимальным, т.е. как можно дальше друг от друга. Данное расположение атомов углерода (две двойные связи между атомами углерода) характерно для sp2-гибридизации АО углерода. При sp2-гибридизации электронные облака в атомах углерода ориентированы в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 1200, т.е. в направлениях к вершинам правильного треугольника. В молекуле этилена в образовании  сигма-связь- связей участвуют три sp2-гибридные орбитали каждого атома углерода, две между двумя атомами водорода и одна со вторым атомом углерода, а пи-связь- связь образуется за счёт р-электронных облаков каждого атома углерода. Структурная формула молекулы С2Н4 будет иметь вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

в) В молекуле С2Н2 валентный электронный слой атома углерода содержит четыре пары электронов:

типы гибридизации атомных орбиталей

Структурная формула С2N2 имеет вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

Каждый атом углерода соединён одной электронной парой с атомом водорода и тремя электронными парами с другим атомом углерода. Таким образом, в молекуле ацетилена атомы углерода соединены друг с другом одной сигма-связь -связью и двум -связями. С водородом каждый атом углерода соединён сигма-связь -связью. В образовании сигма-связь- связей участвуют две sp-гибридные АО, которые расположены друг относительно друга так, что взаимодействие между ними минимальное, т.е. как можно дальше друг от друга. Поэтому при sp-гибридизации электронные облака между атомами углерода ориентированы в противоположных направлениях друг относительно друга, т.е. угол между связями С—С составляет 1800. Поэтому молекула С2Н2 имеет линейное строение:

типы гибридизации атомных орбиталей

Задача 262. Указать тип гибридизации АО кремния в молекулах Sih5 и SiF4. Полярны ли эти молекулы?Решение:В молекулах Sih5 и SiF4 валентный электронный слой содержит четыре пары электронов:

типы гибридизации атомных орбиталей

Поэтому в обоих случаях электронные облака атома кремния будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации, когда их оси направлены к вершинам тетраэдра. При этом в молекуле Sih5 все вершины тетраэдра заняты атомами водорода, а в молекуле SiF4 – атомами фтора, так что эти молекулы имеют тетраэдрическую конфигурацию с атомом кремния в центре тетраэдра:

типы гибридизации атомных орбиталей

В тетраэдрических молекулах Sih5 и SiF4 дипольные моменты связей Si—H и Si—F взаимно компенсируют друг друга, так что суммарные дипольные моменты обоих молекул будут равны нулю. Эти молекулы неполярны, несмотря на полярность связей Si—H и Si—F.

Задача 263. В молекулах SО2 и SО3 атом серы находится в состоянии sp2-гибридизации. Полярны ли эти молекулы? Какова их пространственная структура?Решение:При sp2-гибридизации гибридные облака располагаются в атоме серы в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 1200, т.е. направленных к вершинам правильного треугольника.

а) В молекуле SО2 две sp2-гибридные АО образуют связь с двумя атомами кислорода, третья sp2-гибридная орбиталь будет занята свободной электронной парой. Эта электронная пара будет смещать электронную плоскость и молекула SО2 примет форму неправильного треугольника, т.е. угол OSO не будет равен 1200. Поэтому молекула SО2 будет иметь угловую форму при  sp2-гибридизации орбиталей атома структуру:

типы гибридизации атомных орбиталей

В молекуле SО2 взаимной компенсации дипольных моментов связей S—O не происходит; дипольный момент такой молекулы будет иметь значение больше нуля, т.е. молекула полярна. 

б) В угловой молекуле SО3 все три sp2-гибридные АО образуют связь с тремя атомами кислорода. Молекула SО3 будет иметь форму плоского треугольника с sp2-гибридизацией атома серы:

типы гибридизации атомных орбиталей

В треугольной молекуле SО3 дипольные моменты связей S—O взаимно компенсируют друг друга, так что суммарный дипольный момент будет равен нулю, молекула полярна.

Задача 264. При взаимодействии SiF4 с HF образуется сильная кислота Н2SiF6, диссоциирующая на ионы Н+  и SiF62-. Может ли подобным образом протекать реакция между СF4 и НF? Указать тип гибридизации АО кремния в ионе  SiF62-.Решение:а) При возбуждении атом кремния переходит из состояния 1s22s22p63s23p3 в состояние 1s22s22p63s13p43d0, а электронное строение валентных орбиталей соответствует схеме:

типы гибридизации атомных орбиталей

Четыре неспаренных электрона возбуждённого атома кремния могут участвовать в образовании четырёх ковалентных связей по обычному механизму с атомами фтора (1s22s22p5), имеющими по одному неспаренному электрону с образованием молекулы SiF4. 

При взаимодействии SiF4 с HF образуется кислота Н2SiF6. Это возможно, потому что в молекуле SiF4 имеются свободные 3d-орбитали, а в ионе F- (1s22s22p6) свободные пары электронов. Связь осуществляется по донорно-акцепторному механизму за счёт пары электронов каждого из двух ионов F- (HF ↔ H+ + F-) и свободных 3d-орбиталей молекулы SiF4. При этом образуется ион SiF62-, который с ионами H+  образует молекулу кислоты Н2SiF6.

б) Углерод (1s22s22p2) может образовать, подобно кремнию, соединение СF4, ног при этом валентные возможности атома углерода будут исчерпаны (нет неспаренных электронов, свободных пар электронов и свободных валентных орбиталей на валентном уровне). Схема строения валентных орбиталей возбуждённого атома углерода имеет вид:

типы гибридизации атомных орбиталей

При образовании СF4 все валентные орбитали углерода заняты, поэтому ион   образоваться не может.

В молекуле SiF4 валентный электронный слой атома кремния содержит четыре пары электронов:  

типы гибридизации атомных орбиталей

Это же наблюдается и для молекулы СF4. поэтому в обоих случаях электронные облака атомов  кремния и углерода будут максимально удалены друг от друга при sp3-гибридизации. Когда их оси будут направлены к вершинам тетраэдра:

типы гибридизации атомных орбиталей

buzani.ru

Как определить тип гибридизации | Сделай все сам

Гибридизация в химическом смысле слова — это метаморфоза формы и энергии электронных орбиталей. Данный процесс происходит тогда, когда в образовании связи принимают участие электроны, принадлежащие к различным типам связи.

Инструкция

1. Разглядите молекулу простейшего предельного углеводорода метана. Его формула выглядит дальнейшим образом: Ch5. Пространственная модель молекулы представляет собою тетраэдр. Атом углерода образует с четырьмя атомами водорода абсолютно идентичные по длине и энергии связи. В них, согласно вышеприведенному примеру, участвуют 3 – Р электрона и 1 S – электрон, орбиталь которого стала в точности соответствовать орбиталям 3 других электронов в итоге произошедшей гибридизации . Такой тип гибридизации именуется sp^3 гибридизацией. Она присуща каждом предельным углеводородам.

2. А вот примитивный поверенный непредельных углеводородов – этилен. Его формула выглядит дальнейшим образом: С2Н4. Какой тип гибридизации присущ углероду в молекуле этого вещества? В итоге ее образуются три орбитали в виде несимметричных «восьмерок», лежащих в одной плоскости под углом 120^0 друг к другу. Их образовали 1 – S и 2 – Р электрона. Конечный 3-й Р – электрон не видоизменил свою орбиталь, то есть она осталась в виде верной «восьмерки». Такой тип гибридизации называют sp^2 гибридизацией.

3. Как же образуются связи в молекуле этилена? Две гибридизованные орбитали всего атома вступили во взаимодействие с двумя атомами водорода. Третья гибридизованная орбиталь образовала связь с такой же орбиталью иного атома углерода. А оставшиеся Р – орбитали? Они «притянулись» друг к другу по обе стороны от плоскости молекулы. Между атомами углерода образовалась двойная связь. Именно атомам с «двойственный» связью присуща sp^2 гибридизация.

4. А что происходит в молекуле ацетилена либо этина? Его формула выглядит дальнейшим образом: С2Н2. В всяком атоме углерода гибридизации подвергаются только два электрона: 1 —S и 1 – Р. Остальные два сберегли орбитали в виде «верных восьмерок», перекрывающихся» в плоскости молекулы и по обе стороны от нее. Вот следственно такой тип гибридизации носит наименование sp – гибридизации. Она присуща атомам с тройной связью.

Все слова , существующие в том либо другом языке, дозволено поделить на несколько групп. Это значимо при определении как значения, так и грамматических функций слова . Отнеся его к определенному типу , вы можете видоизменять его в соответствии с правилами, даже если оно вам прежде не встречалось. Типами элементов слова рного состава языка занимается лексикология.

Вам понадобится

  • — текст;
  • — словарь.

Инструкция

1. Выберите слово, тип которого вы хотите определить. Принадлежность его к той либо другой части речи пока не играет роли, как и форма, и функция его в предложении. Это может быть безусловно всякое слово. Если оно не указано в задании, выпишите первое попавшееся. Определите, называет ли оно предмет, качество, действие либо нет. По этому параметру все слова делятся на примечательные, местоименные, числительные, служебные и междометные. К первому типу относятся существительные, прилагательные, глаголы и наречия. Именно они обозначают наименования предметов, качеств и действий. 2-й тип слов, у которых есть функция называния — местоименный. Способность называть отсутствует у числительного, междометного и служебного типов. Это относительно небольшие группы слов, но они есть в всяком языке.

2. Определите, способно ли заданное слово выражать представление. Эта функция есть у слова рных единиц примечательного типа, чай именно они и формируют понятийный ряд всякого языка. Впрочем всякое число тоже относится к разряду представлений, а соответственно, числительное тоже несет в себе эту функцию. Есть она и у служебных слов, а вот у местоимений и междометий — отсутствует.

3. Разглядите, как будет себя вести слово, если оно окажется в предложении. Может ли оно являться членом предложения? Им может быть всякое слово примечательного типа. Но эта вероятность есть и у местоимения, а также у числительного. А вот служебные слова играют вспомогательную роль, ни подлежащим, ни сказуемым, ни второстепенными членами предложения они быть не могут, как и междометия.

4. Для комфорта дозволено составить табличку из четырех столбцов шести строк. В верхней строке назовите соответствующие столбцы «Типы слов», «Называние», «Представление» и «Способно ли быть членом предложения». В первом левом столбце запишите наименования типов слов, их каждого пять. Определите, какими функциями владеет заданное слово, а каких у него нет. В соответствующих графа поставьте плюсы и минусы. Если во всех 3 графах стоят плюсы, то это примечательный тип. У местоименного плюсы будут стоять в первом и третьем столбцах, у числительных — во 2-й и в третьей. Служебные слова могут только выражать представление, то есть имеют один плюс во 2-й графе. Наоборот междометий во всех 3 столбцах будут стоять минусы.

Видео по теме

Гибридизацией именуется процесс приобретения гибридов – растений либо звериных, произошедших от скрещения различных сортов и пород. Слово гибрид (hibrida) с латинского языка переводится как «помесь».

Гибридизация: натуральная и искусственная

Процесс гибридизации в биологии основан на объединении в одной клетке генетического материала различных клеток от различных особей. Различается внутривидовая гибридизация и отдаленная, при которой происходит соединение различных геномов. В природе обычная гибридизация происходила и происходит без участия человека непрерывно. Именно скрещиваясь внутри вида, изменялись и улучшались растения и возникали новые сорта и породы звериных. С точки зрения химии происходит гибридизация ДНК, нуклеиновых кислот, метаморфозы на ядерном и внутриатомном ярусах. В академической химии под гибридизацией воспринимается специфическое взаимодействие в молекулах вещества ядерных орбиталей. Но это не настоящий физический процесс, а лишь гипотетическая модель, доктрина.

Гибриды в растениеводстве

В 1694 году немецкий ученый Р. Камерариус предложил неестественно получать гибриды. А в 1717 году английский садовник Т. Фэрчайдл впервой скрестил различные виды гвоздик. Сегодня внутривидовая гибридизация растений производится с целью приобретения высокоурожайных либо приспособленных, скажем, морозостойких сортов. Гибридизация форм и сортов является одним из способов селекции растений. Таким образом сделано громадное число современных сортов сельхозкультур. При отдаленной гибридизации, когда скрещиваются представители различных видов и происходит объединение различных геномов, полученные гибриды в большинстве случаев не дают потомство либо производят помеси низкого качества. Именно следственно нет смысла оставлять семена созревших на грядке огурцов-гибридов, а любой раз приобретать их семена в специализированном магазине.

Селекция в животноводстве

В зверином мире обычная гибридизация, как внутривидовая, так и отдаленная, также имеет место. Мулы были вестимы человеку еще за две тысячи лет до нашей эпохи. И в текущее время мул и лошак применяется в домашнем хозяйстве как касательно недорогое рабочее звериное. Правда, такая гибридизация является межвидовой, следственно самцы-гибриды рождаются неукоснительно стерильными. Самки же дюже редко могут дать потомство. Мул – это гибрид кобылицы и осла. Гибрид, полученный от скрещивания жеребца и ослицы, именуется лошак. Намеренно разводятся мулы. Они выше и крепче лошака.А вот скрещивание домашней собаки с волком было дюже распространенным занятием у охотников. После этого, полученное потомство подвергалось последующей селекции, в итоге создавались новые породы собак. Сегодня селекция домашних звериных – главная составляющая успешности ветви животноводства. Гибридизация проводится целеустремленно, с ориентацией на заданные параметры.

jprosto.ru

Презентация "Гибридизация орбиталей" - Химия

Гибридизация орбиталей и строение молекул этана, этилена и ацетилена Дзенис А.В., учитель химии ГБОУ «Школа 109» СП в ФНКЦ ДГОИ им. Д.Рогачева

Гибридизация орбиталей и строение молекул этана, этилена и ацетилена

Дзенис А.В.,

учитель химии

ГБОУ «Школа 109»

СП в ФНКЦ ДГОИ

им. Д.Рогачева

 «Когда мы будет знать ближе натуру химической энергии, самый род атомного движения, … тогда учение о химическом строении падет, как падали прежние химические теории. Но, подобно большинству этих теорий, оно падет не для того, чтобы исчезнуть, а для того, чтобы войти в измененном виде в круг новых и более широких воззрений…» А.М.Бутлеров Разработав теорию химического строения органических соединений и подтвердив ее правильность синтезом новых соединений, А.М.Бутлеров утверждал, что она должна и будет развиваться. Эти слова оказались пророческими. Сегодня нам предстоит познакомиться с этими «новыми воззрениями» (по словам А.М.Бутлерова) - электронными представлениями в органической химии .

«Когда мы будет знать ближе натуру

химической энергии, самый род

атомного движения, … тогда учение

о химическом строении падет, как

падали прежние химические теории.

Но, подобно большинству этих

теорий, оно падет не для того,

чтобы исчезнуть, а для того, чтобы

войти в измененном виде в круг новых и более широких воззрений…»

А.М.Бутлеров

Разработав теорию химического строения органических соединений и подтвердив ее правильность синтезом новых соединений, А.М.Бутлеров утверждал, что она должна и будет развиваться.

Эти слова оказались пророческими. Сегодня нам предстоит познакомиться с этими «новыми воззрениями» (по словам А.М.Бутлерова) - электронными представлениями в органической химии .

Строение атома углерода Атом углерода + Е → Атом углерода в возбужденном состоянии → 2s¹ 1s² *₆С 2p³ 2p² 2s² ₆ С 1s² 2s² 2p² 2 неспаренных электрона, валентность углерода = 2 Из курсов физики и химии вы уже знаете, что в начале 20 в было доказано, что атом образует сложную систему, в состав которой входит ядро и электроны. - В чем заключается физический смысл порядкового номера элемента? Номера периода? Номера группы? 4 неспаренных электрона, валентность углерода = 4

Строение атома углерода

Атом углерода

+ Е → Атом углерода в

возбужденном состоянии

2s¹

1s²

*₆С

2p³

2p²

2s²

₆ С

1s²

2s²

2p²

2 неспаренных электрона,

валентность углерода = 2

Из курсов физики и химии вы уже знаете, что в начале 20 в было доказано, что атом образует сложную систему, в состав которой входит ядро и электроны.

- В чем заключается физический смысл порядкового номера элемента? Номера периода? Номера группы?

4 неспаренных электрона,

валентность углерода = 4

Чтобы согласовать теорию с экспериментом Лайнус Полинг предложил термин

Чтобы согласовать теорию с экспериментом Лайнус Полинг предложил термин

"гибридизация" –

смешение и выравнивание

электронных облаков .

sp 3 -гибридизация атома углерода И строение молекул метана и этана

sp 3 -гибридизация атома углерода

И

строение молекул метана и этана

sp 3 -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и трех 2p-орбиталей, с образованием четырех равноценных по форме и энергии sp 3 -гибридных орбиталей. s - орбиталь гибридизация р z -орбиталь Оси sp 3 -гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов р x -орбиталь (4) sp 3 - гибридные орбитали р y -орбиталь

sp 3 -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и трех 2p-орбиталей, с образованием четырех равноценных по форме и энергии sp 3 -гибридных орбиталей.

s - орбиталь

гибридизация

р z -орбиталь

Оси sp 3 -гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов

р x -орбиталь

(4) sp 3 - гибридные

орбитали

р y -орбиталь

Модели с sp 3 -углеродным атомом на примере метана (СН 4 ) Масштабная модель Шаростержневая модель

Модели с sp 3 -углеродным атомом на примере метана (СН 4 )

Масштабная модель

Шаростержневая модель

sp 3 –гибридизация Строение молекулы этана С₂Н ₆ - этан Только σ-связи между атомами углерода; угол α = 109˚28́; длина С-С-связи = 0,154 нм. σ-связь образуется при перекрывании АО вдоль оси , соединяющей ядра связываемых атомов (т.е. при осевом перекрывании АО).

sp 3 –гибридизация

Строение молекулы этана

С₂Н ₆ - этан

Только σ-связи между атомами углерода; угол α = 109˚28́;

длина С-С-связи = 0,154 нм.

σ-связь

образуется при перекрывании АО вдоль оси , соединяющей ядра связываемых атомов (т.е. при осевом перекрывании АО).

sp 2 -гибридизация атома углерода И строение молекулы этилена

sp 2 -гибридизация

атома углерода

И

строение молекулы этилена

 sp 2 -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и двух 2p-орбиталей с образованием трех равноценных по форме и энергии sp 2 -гибридных орбиталей; одна p-орбиталь остается негибридной (она располагается перпендикулярно плоскости гибридных орбиталей) негибридная р-орбиталь s - орбиталь гибридизация р z -орбиталь sp 2 –гибридные орбитали (3) sp 2 - гибридные орбитали р x -орбиталь Расположение sp 2 -гибридных орбиталей в пространстве, а также негибридной р-орбитали негибридная р-орбиталь р y -орбиталь

sp 2 -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и двух 2p-орбиталей с образованием трех равноценных по форме и энергии sp 2 -гибридных орбиталей; одна p-орбиталь остается негибридной

(она располагается перпендикулярно плоскости гибридных орбиталей)

негибридная р-орбиталь

s - орбиталь

гибридизация

р z -орбиталь

sp 2 –гибридные

орбитали

(3) sp 2 - гибридные

орбитали

р x -орбиталь

Расположение

sp 2 -гибридных орбиталей в пространстве, а также негибридной р-орбитали

негибридная р-орбиталь

р y -орбиталь

Модели с sp 2 -углеродным атомом на примере этилена (С 2 Н 4 ) Между атомами углерода 1  - и 1  -связь. π-Связь возникает при боковом перекрывании негибридных р -АО вне прямой, соединяющей ядра атомов. π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р -АО.

Модели с sp 2 -углеродным атомом на примере этилена (С 2 Н 4 )

Между атомами углерода 1  - и 1  -связь.

π-Связь возникает при боковом перекрывании негибридных р -АО вне прямой, соединяющей ядра атомов.

π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р -АО.

sp -гибридизация атома углерода И строение молекулы ацетилена

sp -гибридизация атома углерода

И

строение молекулы ацетилена

 sp -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и одной 2p-орбитали с образованием двух равноценных по форме и энергии sp -гибридных орбиталей, а две p-орбитали остаются негибридными (они располагаются перпендикулярно плоскости гибридных орбиталей) негибридные р-орбитали s - орбиталь гибридизация (2) sp - гибридные орбитали р x -орбиталь sp –гибридные орбитали Две гибридные орбитали расположены на одной прямой линии под углом 180° друг к другу. Оставшиеся две негибридные 2p-орбитали находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. р z -орбиталь негибридные р-орбитали р y -орбиталь

sp -гибридизация – смешение (комбинация) одной 2s- и одной 2p-орбитали с образованием двух равноценных по форме и энергии sp -гибридных орбиталей, а две p-орбитали остаются негибридными (они располагаются перпендикулярно плоскости гибридных орбиталей)

негибридные р-орбитали

s - орбиталь

гибридизация

(2) sp - гибридные

орбитали

р x -орбиталь

sp –гибридные орбитали

Две гибридные орбитали расположены на одной прямой линии под углом 180° друг к другу.

Оставшиеся две негибридные 2p-орбитали находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

р z -орбиталь

негибридные р-орбитали

р y -орбиталь

Модели с sp -углеродным атомом на примере ацетилена (С 2 Н 2 ) Между атомами углерода 1  - и 2  -связи.

Модели с sp -углеродным атомом на примере ацетилена (С 2 Н 2 )

Между атомами углерода 1  - и 2  -связи.

 Гибридизация орбиталей   — концепция смешения разных, но близких по энергии орбиталей данного атома, с возникновением того же числа новых гибридных орбиталей, одинаковых по энергии и форме. Обобщим и систематизируем изученное … при взаимодействии одной 2s- и одной 2р-орбитали образуются две гибридные орбитали, расположенные на одной прямой линии. Остальные две 2р-орбитали, не участвующие в гибридизации, расположены во взаимно ┴ плоскостях . взаимодействуют 1s и 3p орбитали; возникают 4 одинаковых электронных орбитали, направленные к вершинам тетраэдра; они имеют форму объемной восьмерки, одна из лопастей которой значительно больше другой взаимодействуют 1s и 2p орбитали; возникают 3 одинаковых гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120 о друг к другу. Оставшаяся негибридная р-орбиталь перпендикулярна плоскости, в которой лежат гибридные орбитали. sp ³ - гибридизация sp ²- гибридизация sp - гибридизация 15

Гибридизация орбиталей  

— концепция смешения разных, но близких по энергии орбиталей данного атома, с возникновением того же числа новых гибридных орбиталей, одинаковых по энергии и форме.

Обобщим и систематизируем изученное …

при взаимодействии одной 2s- и одной 2р-орбитали образуются две гибридные орбитали, расположенные на одной прямой линии. Остальные две 2р-орбитали, не участвующие в гибридизации, расположены во взаимно ┴ плоскостях .

взаимодействуют 1s и 3p орбитали; возникают 4 одинаковых электронных орбитали, направленные к вершинам тетраэдра; они имеют форму объемной восьмерки, одна из лопастей которой значительно больше другой

взаимодействуют 1s и 2p орбитали; возникают 3 одинаковых гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120 о друг к другу. Оставшаяся негибридная р-орбиталь перпендикулярна плоскости, в которой лежат гибридные орбитали.

sp ³ - гибридизация

sp ²- гибридизация

sp - гибридизация

15

Строение молекул этана, этилена и ацетилена Тип гибридизации атомов углерода sp –гибридизация sp 3 –гибридизация sp 2 –гибридизация С ₂ Н ₂ - этин (ацетилен) С 2 Н 6 этан С₂Н₄ этилен Только σ-связи между атомами углерода σ – и 2 π-связи σ – и 1 π-связь Только σ-связи между атомами углерода σ – связь образуется при перекрывании АО вдоль оси , соединяющей ядра связываемых атомов π-Связь возникает при боковом перекрывании негибридных р -АО вне прямой, соединяющей ядра атомов. π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р -АО.

Строение молекул этана, этилена и ацетилена

Тип гибридизации атомов углерода

sp –гибридизация

sp 3 –гибридизация

sp 2 –гибридизация

С ₂ Н ₂ - этин

(ацетилен)

С 2 Н 6

этан

С₂Н₄

этилен

Только σ-связи между атомами углерода

σ –

и

2 π-связи

σ –

и 1 π-связь

Только σ-связи между атомами углерода

σ – связь образуется при перекрывании АО вдоль оси , соединяющей ядра связываемых атомов

π-Связь возникает при боковом перекрывании негибридных р -АО вне прямой, соединяющей ядра атомов. π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р -АО.

Спасибо за внимание

Спасибо

за

внимание

Источники информации http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem1/index1.htm http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/org/uchpos/text/2_3_3.html

Источники информации

http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem1/index1.htm

http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/org/uchpos/text/2_3_3.html

multiurok.ru

Как определить тип гибридизации

Гибридизация в химическом смысле слова - это изменение формы и энергии электронных орбиталей. Этот процесс происходит тогда, когда в образовании связи принимают участие электроны, принадлежащие к разным типам связи.

Инструкция

  • Рассмотрите молекулу простейшего предельного углеводорода метана. Его формула выглядит следующим образом: Ch5. Пространственная модель молекулы представляет собою тетраэдр. Атом углерода образует с четырьмя атомами водорода совершенно одинаковые по длине и энергии связи. В них, согласно вышеприведенному примеру, участвуют 3 – Р электрона и 1 S – электрон, орбиталь которого стала в точности соответствовать орбиталям трех других электронов в результате произошедшей гибридизации. Такой тип гибридизации называется sp^3 гибридизацией. Она присуща всем предельным углеводородам.
  • А вот простейший представитель непредельных углеводородов – этилен. Его формула выглядит следующим образом: С2Н4. Какой тип гибридизации присущ углероду в молекуле этого вещества? В результате ее образуются три орбитали в виде несимметричных «восьмерок», лежащих в одной плоскости под углом 120^0 друг к другу. Их образовали 1 – S и 2 – Р электрона. Последний 3-й Р – электрон не видоизменил свою орбиталь, то есть она осталась в виде правильной «восьмерки». Такой тип гибридизации называют sp^2 гибридизацией.
  • Как же образуются связи в молекуле этилена? Две гибридизованные орбитали каждого атома вступили во взаимодействие с двумя атомами водорода. Третья гибридизованная орбиталь образовала связь с такой же орбиталью другого атома углерода. А оставшиеся Р – орбитали? Они «притянулись» друг к другу по обе стороны от плоскости молекулы. Между атомами углерода образовалась двойная связь. Именно атомам с «двойной» связью присуща sp^2 гибридизация.
  • А что происходит в молекуле ацетилена или этина? Его формула выглядит следующим образом: С2Н2. В каждом атоме углерода гибридизации подвергаются только два электрона: 1 --S и 1 – Р. Остальные два сохранили орбитали в виде «правильных восьмерок», перекрывающихся» в плоскости молекулы и по обе стороны от нее. Вот поэтому такой тип гибридизации носит название sp – гибридизации. Она присуща атомам с тройной связью.

completerepair.ru

Типы гибридизации АО углерода. Задачи 944

Задача 944. Какие типы гибридизации АО характерны для углерода? Описать с позиций метода ВС строение молекул СН4, С2Н6, С2Н4 и С2Н2.Решение:Для углерода характерны sp3-, sp2-, sp-гибридизации АО.а) В СН4 атом углерода находится в состоянии sp3-гибридизации. Атом углерода в молекуле СН4 содержит четыре sp3-гибридные орбитали, образующиеся в результате линейной комбинации одной s-орбитали и трёх р-орбиталей. Четыре sp3-орбитали располагаются друг относительно друга под углом 109,5 0. Они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится ядро атома углерода (рис. 1.). Все четыре sp3-гибридные орбитали равноценны.Понятие sp3-гибридизации позволяет объяснить факт четырёхвалентности атома углерода и то, что все четыре связи С—Н в молекуле метана равноценны.

гибридизация

Рис. 1. Схемы образования четырех гибридных орбиталей при sp3-гибридизации (а) и молекулы метана

(б) (Материал взят с сайта  him.1september.ru).

б) В молекуле С2Н6 атомы углерода находятся в состоянии sp3-гибридизации. Каждый атом углерода соединён с тремя атомами водорода и друг с другом. Вокруг одинарной углерод-углеродной (С—С) связью возможно практически свободное вращение атомов. При этом метильные группы (—СН3) могут ориентироваться относительно друг друга различным образом. Состояние молекулы с определённым взаимным расположением атомов называется конформацией. При вращении одной метильной группы в этане относительно другой на 3600 молекула трижды принимает каждую из приведённых форм А и В. В форме В атомы водорода находятся на минимальном расстоянии друг от друга и максимально взаимодействуют (заслонённая форма). Энергетически выгодной является форма, когда одна метильная группа повёрнута относительно другой на 600 (заторможенная форма). Конформационные формы – это разные формы молекул одного и того же вещества.

ньюмен

Рис. 2. Формулы Ньюмена для этана. Перспективные формулы (а) и проекции Ньюмена (б) для заторможенной и заслоненной конформации этана (Информация взята с сайта биржи Автор24: author24.ru)

в) В молекуле С2Н4 между атомами углерода имеется двойная связь. Атомы углерода, между которыми имеется двойная связь, находятся в состоянии sр2-гибридизации. Это означает, что в гибридизации АО участвует одна s- и две р-орбитали, а оставшаяся третья р-орбиталь остаётся негибридизированной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ -связей, а за счёт негибридизированных р-орбиталей двух атомов углерода образуется вторая связь π -связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной σ -связи и одной π -связи. Гибридные орбитали атомов, образующих двойную связь (σ -связь), находятся в одной плоскости, а орбитали, образующие π -связь, располагаются перпендикулярно плоскости молекулы. Три σ-связи, которые участвуют в образовании связей между атомами углерода и водорода, располагаются под углом в 1200 друг к другу (рис. 3.).

ньюмен

Рис. 3. Образование sp2-гибридных орбиталей (По материалам сайта: physic.kemsu.ru).

ньюмен

 

Рис. 4. Модель атома с sp2-гибридными орбиталями (По материалам сайта http://physic.kemsu.ru).

г) В молекуле С2Н2 имеется тройная связь, Атомы углерода, между которыми имеется тройная связь, находятся в состоянии sp-гибридизации.Это означает, что в гибридизации участвует одна s- и одна р-орбиталь, а две р-орбитали соседних атомов углерода образуют две π -связи. Два гибридных sp-облака в результате взаимного отталкивания располагаются относительно ядра атома таким образом, что угол между ними составляет 1800. Таким образом, тройная связь между двумя атомами углерода в молекуле ацетилена, состоит из одной σ -связи и двух π-связей. Каждый атом углерода в молекуле С2Н2 образует две σ-связи – одну с атомом водорода, другую – с соседним атомом углерода, что придаёт молекуле линейную форму (рис. 5.). 

гибридизация

Рис. 5. Образование молекулы ацетилена С2Н2

Таким образом, в возбуждённом состоянии атом углерода имеет четыре неспаренных электрона, которые в зависимости от того в какой фрагмент молекулы органического соединения входит данный атом углерода, вступают в ту или иную гибридизацию АО.

Задача 945. Охарактеризовать физические и химические свойства диоксида углерода и области его практического применения. Написать уравнения реакций взаимодействия СО2 с раствором щелочи при недостатке и при избытке СО2.Решение:а) При обычных условиях диоксид углерода бесцветный газ со слабым кисловатым запахом и вкусом. При 20 0С и давлении 5,7 МПа он сжижается, Испарение жидкого СО2 приводит к охлаждению и образованию твёрдого СО2, известного под названием «сухой лёд». При -78 0С  твёрдый СО2 сублимируется (испаряется без плавления). В 1 л воды при 20 0С растворяется 0,9 л СО2.

СО2 – кислотный оксид. Он взаимодействует с основными оксидами и сильными основаниями:

СО2 + СаО ↔ СаСО3;

СО2 + Са(ОН)2 ↔ СаСО3 + Н2О.

Однако кислотообразующие свойства СО2 выражены слабо. 

СО2 + Н2О ↔ Н2СО3

Равновесие сильно смещено влево, Только одна молекула СО2 из шестисот превращается в угольную кислоту. Диоксид углерода – слабый окислитель. Углерод в молекуле СО2 проявляет наибольшую степень окисления +4. Вследствие этого СО2 проявляет окислительные свойства, но является слабым окислителем:

СО2 +2Mg = 2MgO + C;

CO2 + C  ацетилен 2CO.

б) Уравнения реакций СО2 с NaOH:

a) CO2 (недостаток) + 2NaOH = Na2CO3 + h3O;

a) CO2 (избыток) + NaOH = NaНCO3.

buzani.ru

Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул

В 1930 г. Слейтером и Л. Полингом была развита теория образования ковалентной связи за счет перекрывания электронных орбиталей – метод валентных связей. В основе этого метода лежит метод гибридизации, который описывает образование молекул веществ за счет «смешивания» гибридных орбиталей («смешиваются» не электроны, а орбитали).

Определение типа гибридизации молекул с ковалентной связью

Определить тип гибридизации можно только для молекул с ковалентной связью типа АВn, где n больше или равно двум, А – центральный атом, В – лиганд. В гибридизацию вступают только валентные орбитали центрального атома.

Определим тип гибридизации на примере молекулы Beh3.

Первоначально записываем электронные конфигурации центрального атома и лиганда, рисуем электронно-графические формулы.

4Be 1s22s2

1h2s1

Атом бериллия (центральный атом) имеет вакантные 2p-орбитали, поэтому, чтобы принять по одному электрону от каждого атома водорода (лиганд) для образования молекулы Beh3 ему необходимо перейти в возбужденное состояние:

Образование молекулы Beh3 происходит за счет перекрывания валентных орбиталей атома Be

* красным цветом обозначены электроны водорода, черным – бериллия.

Тип гибридизации определяют по тому, какие орбитали перекрылись, т.о., молекула Beh3 находитс в sp – гибридизации.

Помимо молекул состава ABn, методом валентных связей можно определить тип гибридизации молекул с кратными связями. Рассмотрим на примере молекулы этилена C2h5. В молекуле этилена кратная двойная связь, которая образована \tau- и \pi –связями. Чтобы определить гибридизацию, записываем электронные конфигурации и рисуем электронно-графические формулы атомов, входящих в состав молекулы:

6C 2s22s22p2

1h2s1

У атома углерода имеется еще одна вакантная p-орбиталь, следовательно, чтобы принять 4 атома водорода ему необходимо перейти в возбужденное состояние:

Одна p-орбиталь необходима для образования \pi-связи (выделена красным цветом), поскольку \pi-связь образуется за счет перекрывания «чистых» (негибридных) p — орбиталей. Остальные валентные орбитали идут в гибридизацию. Таким образом этилен находится в гибридизации sp2.

Определение геометрической структуры молекул

Геометрическую структуру молекул, а также катионов и анионов состава АВn можно с помощью метода Гиллеспи. В основе этого метода – валентные пары электронов. На геометрическую структуру оказывают влияние не только электроны, участвующие в образовании химической связи, но и неподеленные электронные пары. Каждую неподеленную пару электронов в методе Гиллеспи обозначают Е, центральный атом – А, лиганд – В.

Если неподеленных электронных пар нет, то состав молекул может быть АВ2 (линейная структура молекулы), АВ3 (структура плоского треугольника), АВ4 (тетраэдрическая структура), АВ5 (структура тригональной бипирамиды) и АВ6 (октаэдрическая структура). От базисных структур могут быть получены производные, если вместо лиганда появляется неподеленная электронная пара. Например: АВ3Е (пирамидальная структура), АВ2Е2 (угловая структура молекулы).

Чтобы определить геометрическую структуру (строение ) молекулы необходимо определить состав частицы, для чего вычисляют количество неподеленных лектронных пар (НЕП):

НЕП = (общее число валентных электронов – число электронов, пошедших на образование связи с лигандами) / 2

На связь с H, Cl, Br, I, F уходит по 1-му электрону от А, на связь с O – по 2 электрона, а на связь с N – по 3 электрона от центрального атома.

Рассмотрим на примере молекулы BCl3. Центральный атом – B.

5B 1s22s22p1

НЕП = (3-3)/2 = 0, следовательно неподеленных электронных пар нет и молекула имеет структуру АВ3 – плоский треугольник.

Подробно геометрическое строение молекул разного состава представлено в табл. 1.

Таблица 1. Пространственное строение молекул

Формула молекулы

Тип гибридизации

НЕП

Тип молекулы

Геометрия молекулы

Пример

АВ2

sp

0

АВ2

линейная

Beh3

АВ3

sp2

0

АВ3

треугольная

BCl3

1

АВ2Е

угловая

GeF2

АВ4

sp3

0

АВ4

тетраэдр

Ch5

1

АВ3Е

тригональная пирамида

Nh4

2

АВ2Е2

угловая

h3O

АВ5

sp3d

0

АВ5

тригональная бипирамида

PF5

1

АВ4Е

дисфеноид

SCl4

2

АВ3Е2

Т-образная

ICl3

3

АВ2Е3

линейная

XeF2

АВ6

sp3d2

0

АВ6

октаэдр

SF6

1

АВ5Е

квадратная пирамида

IF5

2

АВ4Е2

квадрат

XeF4

Примеры решения задач

ru.solverbook.com