Hybridizace uhlíku zahrnuje kombinaci dvou čistých atomových orbitalů za vzniku nové molekulární okružní „hybrid“ se svými vlastními charakteristikami. Představa o atomovém orbitalu dává lepší vysvětlení než předchozí koncept orbity, aby se stanovilo přiblížení, kde je větší pravděpodobnost nalezení elektronu v atomu.

Jinými slovy, atomový orbitál je reprezentace kvantové mechaniky, která poskytuje představu o poloze elektronu nebo páru elektronů v určité oblasti v atomu, kde je každý orbitál definován podle hodnot svých čísel kvantové.

Kvantová čísla popisují stav systému (jako je stav elektronu uvnitř atomu) v daném okamžiku, prostřednictvím energie patřící elektronu (n), úhlová hybnost, kterou popisuje ve svém pohybu (l), související magnetický moment m) a rotace elektronu při jeho pohybu v atomu (atomech).

Tyto parametry jsou jedinečné pro každý elektron v orbitálu, takže dva elektrony nemohou mít přesně stejné hodnoty ze čtyř kvantových čísel a každý orbitál může být obsazen nejvýše dvěma elektrony.

Co je to uhlíková hybridizace?

K popisu hybridizace uhlíku je třeba vzít v úvahu, že vlastnosti každého orbitálu (jeho tvar, energie, velikost atd.) Závisí na elektronické konfiguraci, kterou má každý atom.

To znamená, že vlastnosti každého orbitálu závisí na uspořádání elektronů v každé „skořápce“ nebo úrovni: od nejbližšího k jádru po nejvzdálenější, také známé jako valenční skořápka.

Elektrony na nejvzdálenější úrovni jsou jediné, které jsou k dispozici pro vytvoření vazby. Proto, když se vytvoří chemická vazba mezi dvěma atomy, vytvoří se překrytí nebo superpozice dvou orbitálů (jeden z každého atomu), což úzce souvisí s geometrií molekul.

Jak již bylo zmíněno, každý orbitál může být naplněn maximálně dvěma elektrony, ale musí být dodržován Aufbauův princip, pomocí kterého jsou orbitaly naplněny podle své energetické úrovně (od nejmenší po největší), jak je znázorněno. ukazuje níže:

Tímto způsobem se nejprve naplní 1 s úroveň, pak 2 s, poté 2 pa atd., V závislosti na tom, kolik elektronů má atom nebo iont.

Hybridizace je tedy jev odpovídající molekulám, protože každý atom může přispívat pouze čistými atomovými orbitaly (s, p, d, f) a, díky kombinaci dvou nebo více atomových orbitálů, stejné množství hybridní orbity, které umožňují spojení mezi elementy.

Hlavní typy

Atomové orbitaly mají různé tvary a prostorové orientace, což zvyšuje složitost, jak je uvedeno níže:

Je pozorováno, že existuje pouze jeden typ orbitálu (sférický tvar), tři typy orbitálu (lobulární tvar, kde každý lalok je orientován na prostorovou osu), pět typů orbitálu a sedm typů orbitálu, kde každý typ orbitál má přesně stejnou energii jako energie svého druhu.

Atom uhlíku v jeho základním stavu má šest elektronů, jejichž konfigurace je 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. To znamená, že by měly zaujímat úroveň 1 s (dva elektrony), 2 s (dva elektrony) a částečně 2p (dva zbývající elektrony) podle Aufbauova principu.

To znamená, že atom uhlíku má pouze dva nepárové elektrony v 2 p orbital, ale tak, že není možné vysvětlit tvorbu nebo geometrii methanu (CH ₄), molekuly nebo jiné ty složitější.

K vytvoření těchto vazeb je tedy zapotřebí hybridizace or a orbitálů (v případě uhlíku), k vytvoření nových hybridních orbitálů, které vysvětlují i ​​dvojné a trojné vazby, kde elektrony získají nejstabilnější konfiguraci pro tvorbu molekul..

Sp hybridizace

Hybridizace sp ³ spočívá ve vytvoření čtyř „hybridních“ orbitálů z čistých 2s, 2p _x, 2p _y a 2p _z orbitálů.

Existuje tedy přeskupení elektronů na úrovni 2, kde jsou k dispozici čtyři elektrony pro vytvoření čtyř vazeb a jsou uspořádány paralelně, aby měly méně energie (větší stabilita).

Příkladem je ethylen molekula (C ₂ H ₄), jehož vazby tvoří 120 ° úhly mezi atomy a jej rovinný trigonální geometrie.

V tomto případě, CH a CC jednoduché vazby (vzhledem k sp ² orbitalů) a CC dvojná vazba (vzhledem k p orbitální) jsou generovány pro vytvoření nejstabilnější molekuly.

Sp hybridizace

Prostřednictvím hybridizace sp ² se z čistých orbitálních 2s a tří čistých 2p orbitálů generují tři "hybridní" orbity. Dále se získá čistý orbitál, který se podílí na tvorbě dvojné vazby (nazývané pi: "π").

Příkladem je ethylen molekula (C ₂ H ₄), jehož vazby tvoří 120 ° úhly mezi atomy a jej rovinný trigonální geometrie. V tomto případě, CH a CC jednoduché vazby (vzhledem k sp ² orbitalů) a CC dvojná vazba (vzhledem k p orbitální) jsou generovány pro vytvoření nejstabilnější molekuly.