Гибридизация. Формы электронных облаков: а – s-электроны; б – р-электроны; в – d-электроны. - презентация

1 Гибридизация

2 Формы электронных облаков: а – s-электроны; б – р-электроны; в – d-электроны

3 Графическая электронная формула внешнего энергетического уровня атома углерода Электронная формула атома углерода: +6 С 1s 2 2s 2 2p 2. ……

4

5 Графическая электронная формула внешнего энергетического уровня атома углерода в возбужденном состоянии Атом углерода переходит в возбужденное состояние: С* 1s 2 2s 1 2p 1 2p 1 2p 1 ……

6 Гибридизация атомных орбиталей – изменение формы и энергии орбиталей атома при образовании ковалентной связи для достижения более эффективного перекрывания орбиталей. Понятие гибридизации является теоретическим и было введено ученым Лайнусом Полингом в 20-е годы XX века.

7 Форма гибридной орбитали за счет комбинации s- и p-атомных орбиталей гибридная орбиталь больше вытянута по одну сторону ядра, чем по другую увеличивается её перекрывание с электронными облаками взаимодействующего атома образуется более прочная химическая связь выделяется дополнительная энергия, которая компенсирует затраты энергии на гибридизацию.

8 Число гибридных орбиталей равно числу атомных орбиталей. Гибридные орбитали одинаковы по форме электронного облака и по энергии Взаимодействие между гибридными орбиталями должно быть минимальным, т. е. как можно дальше друг от друга

9 1 s-электрон и 3 p-электрона атома углерода образуют четыре одинаковых гибридных орбитали. Этот тип гибридизации называется sp 3 - гибридизацией.

10 Образование sp 3 -гибридных орбиталей sp 3 -Гибридизация – гибридизация, в которой участвуют атомные орбитали одного s- и трех p-электронов (рис. 1).

11 Четыре sp 3 -гибридные орбитали симметрично ориентированы в пространстве под углом 109°28'

12 Тетраэдрическая пространственная конфигурация молекулы центральный атом образован sp 3 - гибридными орбиталями пространственная конфигурация– тетраэдр

13 Модель молекулы метана (CH 4 ) углерода подвергается sp 3 -гибридизации.

14 Однако не всегда пространственная конфигурация молекулы соответствует тетраэдру, это зависит от числа атомов в молекуле. 7N7N 1s22s22p31s22s22p3 Валентность атома азота – III Пять электронов внешнего уровня занимают четыре орбитали - тип гибридизации – sp 3 ион NH 4 + и молекула NH 3

15 ион NH 4 + Только три орбитали принимают участие в образовании химической связи Тетраэдр без одной вершины превращается в пирамиду в ионе NH 4 + все вершины тетраэдра заняты атомами водорода, так что этот ион имеет тетраэдрическую конфигурацию с атомом азота в центре тетраэдра Н

16 Mолекула NH 3 тригональная пирамида с атомом азота в ее вершине и атомами водорода в вершинах основания При образовании молекулы аммиака атомы водорода занимают только три вершины тетраэдра, а к четвертой вершине направлено электронное облако неподеленной электронной пары атома азота. угол связи искажается до 107°30

17 Строение молекулы воды (H 2 O) кислород находится в sp 3 гибридном состоянии, форма молекулы - угловая, угол связи составляет 104°45.

18 Примеры соединений, для которых характерна sp 3 -гибридизация: H 2 O, NH 3, POCl 3, SO 2 F 2, SOBr 2, NH 4 +, H 3 O +. предельные углеводороды (алканы, циклоалканы) и др. органические соединения: CH 4, C 5 H 12, C 6 H 14, C 8 H 18 и др.

19 sp 2 -Гибридизация sp 2 -Гибридизация – гибридизация, в которой участвуют атомные орбитали одного s- и двух p-электронов

20 образуются три гибридные sp 2 орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° друг к другу

21 Пространственная конфигурация молекулы центральный атом включает в себя sp 2 - гибридные орбитали

22 Модель молекулы BCl 3 5B5B 1s22s22p11s22s22p1

23 Атомы углерода, находящиеся во втором валентном состоянии (sp 2 -гибридизация) связаны друг с другом двойными химическими связями. При sp 2 - гибридизации атом углерода образует три σ-связи и одну π-связь с соседними атомами углерода

24 σ- и π-перекрывание орбиталей между атомами с sp 2 -гибридными орбиталями

25 Примеры соединений, в которых наблюдается sp 2 -гибридизация: SO 3, BCl 3, BF 3, AlCl 3, CO 3 2-, NO 3 -. все этиленовые углеводороды (алкены) (общая формула C n H 2n ), карбоновые кислоты и ароматические углеводороды (аренов) и др. органические соединения: C 2 H 4 (этилен), C 4 H 8, C 6 H 12, C 6 H 6 (бензол), C 8 H 10, C 9 H 12, CH 3 COOH, C 6 H 5 OH (фенол), СH 2 O (формальдегид), C 5 H 9 NO 4 (глутаминовая кислота) и др.

26 Образование sp-гибридных орбиталей sp-Гибридизация - это гибридизация, в которой участвуют атомные орбитали одного s- и одного p-электронов

27 Модель атома с sp-гибридными орбиталями образуются 2 гибридные орбитали, которые ориентируются друг к другу под углом 180°

28 Пространственная конфигурация молекулы, центральный атом которой включает sp-гибридные орбитали

29 Переход атома бериллия в возбужденное и гибридное состояния 4 Be 1s22s21s22s2

30 Линейная форма молекулы BeH 2 атом бериллия образован гибридными sp- орбиталями

31 Примеры химических соединений, для которых характерна sp-гибридизация: BeCl 2, BeH 2, CO, CO 2, HCN во всех ацетиленовых углеводородах (алкинах): C 2 H 2 (ацетилен), C 4 H 6, C 6 H 10 и т. д. (общая формула алкинов C n H 2n-2 ) и др. органических соединениях.

32 В алкинах sp-гибридизации подвергаются атомы углерода, соединяющиеся между собой тройными связями. При этом гибридные орбитали атомов углерода образуют две σ-связи с соседними атомами, а негибридные орбитали атомов углерода образуют две π-связи. негибридные орбитали гибридные орбитали

33 σ- и π-перекрывание орбиталей между атомами с sp-гибридными орбиталями

34 Возможные формы гибридной орбитали за счет комбинации s-, p-,и d-атомных орбиталей Форма этой орбитали зависит от магнитного квантового числа, характеризующего орбиталь.

35 Расположение гибридных орбиталей в атоме sp-гибридизация - электронные облака ориентируются в противоположных направлениях sр 2 -гибридизация в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 120° (т. е. в направлениях к вершинам правильного треугольника), зр 3 -гибридизация к вершинам тетраэдра (угол между этими направлениями составляет 109°28') sp 3 d 2 гибридизация к вершинам октаэдра (т. е. по взаимно перпендикулярным направлениям).

36 Тетрагональная пространственная конфигурация молекулы, центральный атом которой включает sp 2 d-гибридные орбитали sp 2 d-Гибридизация – тип гибридизации, в которой участвуют атомные орбитали одного s-, двух p- и одного d-электронов. [PdCl 4 ] 2-, [Pt(NH 3 ) 4 ] 2+, [Ni II (CN) 4 ] 2-

37 sp 3 d-Гибридизация – тип гибридизации, в которой участвуют атомные орбитали одного s-, трех p- и одного d-электронов. тригонально- бипирамидальная пирамидальная форму PF 5, PCl 5, SbCl 5, [Fe 0 (CO) 5 ] 0 Sb(C 6 HC 5 ) 5

38 sp 3 d 2 -Гибридизация - тип гибридизации, в которой участвуют атомные орбитали одного s-, трех p- и двух d-электронов Октаэдрическая Тригонально-призматическая SF 6, PF 6 -, SiF 6 2-

39 sp 3 d 3 -Гибридизация - тип гибридизации, в которой участвуют атомные орбитали одного s-, трех p- и трех d-электронов. Пентагонально-бипирамидальная пространственная конфигурация молекулы XeF 6, IF 7, ZrF 7 3-, UF 7 3-

40 sp 3 d 4 -Гибридизация - тип гибридизации, в которой участвуют атомные орбитали одного s-, трех p- и четырех d-электронов. Пространственная конфигурация молекулы может быть кубической (PbF 8 4- ), тетрагонально-антипризматической (TaF 8 3- ) додекаэдрической.

41 Использованы материалы: html 4. shtml 4. shtml _issue_11_2008_Supercooled_water.htm _issue_11_2008_Supercooled_water.htm er_Molecule_Formula_png er_Molecule_Formula_png

42

43 3 Li 4 Be 5B5B 6 C 7N7N 8O8O 9 F 10 Ne 1s22s11s22s1 1s22s21s22s2 1s22s22p11s22s22p1 1s22s22p21s22s22p2 1s22s22p31s22s22p3 1s22s22p41s22s22p4 1s22s22p51s22s22p5 1s22s22p61s22s22p6

44 Переход атома углерода в возбужденное и гибридное состояния

45 Переход атома бора в возбужденное и гибридное состояния