היברידיזציה

[LM87]

היברידיזציה

אני לא כימאי, ככה שאל תתביישו לכתוב הסבר ברמה מפגרת.

אני בכלל לא מבין מה הולך פה. אני יודע שפחמן יש אורביטל 1S ומעליו 2S, 2PX,2PY, 2PZ. בנוסף, אני יודע ש1S לא משתתף בקשר הכימי, אלא רק החיצוניים.

עוד דבר שאני יודע שאוריבטלים של אטומים שונים מתערבבים ו"פאי" זה קשר בין שני אורביטלים סימטריים סביב מישור העובר בינם וקשרי "סיגמה" סימוריים בסיס ציר המחבר בין שני האטומים.

וכל זה לא ממש עוזר לי להבין את התשובה.

 

[Mניב]

אז ככה

כפי שציינת באופן מדויק לפחמן יש 4 אורביטלים בהם יש אלקטרונים בלתי מזווגים אשר יכולים ליצור קשר.
2S, 2PX,Y,Z

עכשיו נלך קצת אחורה. בעיקרון היננו מצפים לראות / למצוא קשר כימי שונה מבחינת חוזק ואורך כאשר אורביטל מסוג S משתתף ביצירת הקשר ואורביטל מסוג P יוצר את הקשר. וזאת בעקבות שהאורביטלים אינם נמצאים באותה רמת אנרגיה.
אך כאשר בודקים למשל את מולקולת ה CH4 מוצאים שכל ארבעת הקשרים זהים, כלומר אין הבדל. תוצאה זאת מביאה אותנו לתאורית ההיברדיזציה (הכלאה).
למשל במולקולה CH4 לוקחים את אורביטל S ו שלושת אורביטלי P מערבבים ויוצרים 4 אורביטלים חדשים SP3 כלומר S+ 3P=4SP3

ועכשיו לפרקטיקה, איך יודעים מהיא ההכאלה של אטום הפחמן?

1. סופרים את מספר הכיוונים במרחב אליו קשור האטום הפחמן כיוון= זקשר בודד, קשר כופול, קשר משלוש)
2. מתאים מים אתץ ההכאלה למספר הכיוונים, הווה אומר: 4 כיוונים= SP3. אח"כ 3 כיוונים= SP2, שני כיוונים = SP.
אתה רואה את המגמה? מספר הכייונים= למספר אורביטלי S וP שיש לערבב.

 

[LM87]

נמשיך...

דבר ראשון: כשאומרים היברידיזציה מתכוונים שאוריבטלים של **אותו הפחמן** מתערבבים או שהיברידיזציה זה מצב שאורביטלים של שני פחמנים שכנים הופכים לאורביטל אחד?

כשאני מסתכל על אחד הפחמים אני רואה שיוצאים ממנו 3 קשרים. כלומר יש לערב 3 אורבילטים PוS של אותו הפחמן (הכוונה היא רק ל2P ו2S, נכון?).
עכשיו מה הם מתכוונים כרושמים "נרצה ליצור 3 קשרי סיגמה". אני יודע שמבחינה אנרגטית המערכת תעדיף להתייצב על קשר סיגמה ולא פאי, במידה ויש קונפיגורציה כזאת. כלומר כל אחד מהקשרים הכימיים הוא סגימה?
מה הכוונה שPZ משתתף ב"קשר פאי"? בשביל קשר צריך לפחות שניים, לא?

 

[Mניב]

המשך

1. אכן הכוונה היא לאותו אטום פחמן, (ההיברידיזציה מתייחסת לאורביטלים אטומיים ולא לאורביטלים מולקולארים)
2.הערבוב הוא רק לאורביטלים ברמת אנרגיה החיצונית (יש אומרים אלקטורני ערכיות או מוכר יותר כקליפה חיצונית) במקרה של פחמן מדובר על רמה מספר 2 ולכן ההיברידיזציה נעשה בין האורביטלים הבאים 2s 2px 2py 2pz

3.בין שתי נקודות עובר קו ישר אחד! (דגש על אחד) ובאנלוגיה על משפט זה בין שני אטומים קיים קשר סיגמא אחד!, קשר הסיגמא הוא כמו שאתה מדמיין אותו כמו חבל הקושר בין שני האטומים. קשר סיגמא הוא הקשר הראשון שנוצר והוא חזק יותר מקשר פאי. אז מה זה קשר כפול? קשר כפול זה קשר סיגמא אחד וקשר פאי אחד. ומהוא קשר משולש? קשר סיגמא אחד ושני קשרי פאי. (ראה תמונה של קשר כפול בפחמן)

עכשיו הפחמן שלנו קשור לשלושה כיוונים במרחב, כלומר יש לו 3 קשרי סיגמא, קשרי הסיגמא האלה הם תוצאה של הירדיזציה sp2 , אנו יודעים כי לפחמן יש 4 קשרים, אז הקשר הנוסף הוא קשר כפול שנוצר ע"י אורביטל פאי שלא עבר היברדיזציה,

מהו קשר כימי בין שני אטומי פחמן למשל? קשר סיגמא או קשר בין שני אורביטליים אטומים למשל בקשר כפול C=C בתרגיל ששלחת קשר הסיגמא הוא קשר בין אורביטל SP2 של פחמן אחד ו SP2 של פחמן שני. וקשר הפאי נוצר ע"י אורביטל P של פחמן אחד ו P של פחמן שני זהו אורביטל P שלא עבר היברידיזציה.

 

[LM87]

תודה. עכשיו זה יותר ברור.

משום מה חשבתי שהיברידיזציה וקשר בין אטומים שכנים זה אותו דבר. לפי מה שהסברת הברידיזציה זה קשר בין אורביטלים של אותו האטום וקשרי פאי סוגימה זה בין אטומים שכנים.