Гибридизация орбиталей – выравнивание энергии и формы орбиталей.
Суть процесса гибридизации атомных орбиталей состоит в том, что электрон вблизи ядра связанного атома характеризуется не отдельной атомной орбиталью, а комбинацией атомных орбиталей с одинаковым главным квантовым числом. Такая комбинация называется гибридной орбиталью. Гибридизация затрагивает лишь высшие и близкие по энергии атомные орбитали, занятые электронами.
Гибридные орбитали имеют асимметричную форму, вытянутую в сторону присоединяемого атома.
Вид гибридной атомной орбитали, образованной смешением s- и p-орбиталей.
Электронные облака взаимно отталкиваются и располагаются в пространстве максимально удалённом расстоянии друг от друга, что соответствует минимуму энергии межэлектронного отталкивания. При этом оси четырёх sр3-гибридных орбиталей оказываются направленными к вершинам тетраэдра (правильной треугольной пирамиды), а углы между этими орбиталями – тетраэдрические, равные 109°28'.
Тип гибридизации определяет геометрию молекулы или иона.
Типы гибридизации
Тип гибридизации |
Составляющие |
Геометрическая форма |
Угол между связями |
Примеры |
sp |
1 s-орбиталь и 1 p-орбиталь |
линейная |
180o |
BeCl2 |
sp2 |
1 s-орбиталь и 2 p-орбитали |
треугольная |
120o |
BCl3 |
sp3 |
1 s-орбиталь и 3 p-орбитали |
тетраэдрическая |
109,5o |
CH4 |
sp3d |
1 s-орбиталь, 3 p-орбитали и 1 d-орбиталь |
тригонально-бипирамидальная |
90o; 120o |
PCl5 |
sp3d2 |
1 s-орбиталь, 3 p-орбитали и 2 d-орбитали |
октаэдрическая |
90o |
SF6 |
Вершины электронных орбиталей могут перекрываться друг с другом. Перекрытие электронных облаков по линии, проходящей через центры атомов, называют сигма (ϭ)-связью.
Ковалентная связь, образующаяся путем бокового перекрывания р-орбиталей соседних углеродных атомов, называется пи (π)-связью.
Изображение пространственной ориентации орбиталей при образовании s-связи и и p-связи
Т.к. площадь области перекрытия орбиталей при π – связи меньше, то и сама связь менее прочная, чем ϭ-связь.