Ero sivun ”Hybridisaatio” versioiden välillä
[arvioimaton versio] | [arvioimaton versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Botti lisäsi: ko:혼성 오비탈 |
p AWB |
||
Rivi 35:
Hybridisoituneen atomin 2s<sup>2</sup>- ja 2p<sup>2</sup>-orbitaalit ovat järjestäytyneet uudelleen neljäksi samanlaiseksi sp<sup>3</sup>-hybridiorbitaaliksi. sp<sup>3</sup>3-Hybridiorbitaalit muodostuvat yhden s-orbitaalin ja kolmen p-orbitaalin uudelleenjärjestyessä. sp<sup>3</sup>-Orbitaalit pyrkivät suuntautumaan mahdollisimman kauas toisistaan muodostaen tetraedrirakenteen, jossa sidosten väliset kulmat ovat 109,5°. Näin muodostetut hybridiorbitaalit selittävät esimerkiksi [[metaani]]n hiilen ja [[vety]]jen välisten sidosten kokeellisesti havaitun samanlaisuuden:
[[
Fysiikassa tämä teoria ei toimi, sillä
LCAO-teoriassa sama toteutetaan matemaattisesti tekemällä rajattuja yksinkertaistuksia ytimestä etäimmälle ulottuvia orbitaaleja kuvaaville yhtälöille.
Rivi 55:
</math>
Esimerkiksi [[eteeni
[[
Kaksoissidoksen muodostuessa hiiliatomit sitoutuvat toisiinsa ensin hybridiorbitaalien muodostamalla sigma-sidoksella. Hiiliatomi muodostaa kaksi sigma-sidosta muiden atomien kanssa siten, että sidosten välinen kulma on 120° ja sidokset ovat samassa tasossa, joten kaksoissidoksen kohdalta molekyyli on tasomainen. Muuntumattomat 2p-elektronit muodostavat ovat sigma-sidoksen tasoon nähden kohtisuorassa ja kahden vierekkäisen atomin muuntumattomat p-orbitaalit muodostavat sigma-sidoksen kanssa yhdensuuntaisen pii-sidoksen. Pii-sidoksen elektronitiheys on pienempi kuin sigma-sidoksen, jolloin se on sigma-sidosta heikompi ja reagoi helposti. Kaksoissidosta sanotaan tyydyttymättömäksi. Pii-sidos estää molekyylin kiertymisen akselinsa ympäri ja aiheuttaa sidokselle jäykän rakenteen.
Sp<sup>2</sup>-hybridisoituneita ovat kaksoissitouneet atomit, kuten olefiiniset hiilet (C=), joissa sp<sup>2</sup>-orbitaalit muodostavat sigma-sidokset ("yksöissidokset") ja kolmas p-orbitaali muodostaa pii-sidoksen ("kaksoissidoksen"), sekä [[karbokationi]]t, joissa kolmas p-orbitaali on tyhjä, sekä [[karbanioni]]t, joissa kolmannella p-orbitaalilla on "ylimääräinen" elektroni. Kolmen atomin renkaissa (
Sp<sup>2</sup>-hybridisaatio on yksittäistä atomia kuvaava ideaalitilanne, jota todellisessa molekyylissä vastaavat monimutkaiset molekyyliorbitaalit, mutta sillä voidaan selittää "tavallisten" molekyylien muoto. Koska kolmannen p-orbitaalin muodostama pii-sidos on sigma-sidoksien alla ja päällä, se pitää särkeä, kun sidosta kierretään. Siksi kaksoissidokset eivät kierry normaaliolosuhteissa. Näkyvä tai ultraviolettivalo pystyy särkemään pii-sidoksen, jolloin nousevat korkeampaan energiatilaan, jossa pi-sidoksen elektronit ovat erillään eri atomien p-orbitaaleilla. Tällöin sp<sup>2</sup>-hybridisoitunutkin atomi voi pyöriä vapaasti. Jos sidos on ollut ''cis'', se kääntyy vähemmän jännittyneeseen ''trans''-konformaatioon, ja kun elektronit pariutuvat uudelleen, pi-sidos muodostuu uudelleen, jolloin sidos on muuttunut pysyvästi ''cis''-sidoksesta ''trans''-sidokseksi.
== sp-hybridisaatio ==
Kolmoissidoksen kuvaamiseen tarvitaan sp-hybridiorbitaali. [[Kolmoissidos]]ta muodostavalla atomilla on kaksi sp-hybridiorbitaalia. Kaksi p-orbitaaleista jää hybridisaation ulkopuolelle. Hiiliatomit liittyvät toisiinsa ensin yhdellä sp-orbitaalien muodostamalla sigma-sidoksella. p-Orbitaalien muodostamia pii-sidoksia syntyy kaksi. Sidosten välinen kulma on 180°, joten molekyyli on lineaarinen. Esimerkiksi [[etyyni
<math>
Rivi 76:
\frac{\uparrow\,}{p}
</math>
== Esimerkkejä ==
Hybridisaation käsitteellä pystytään ennustamaan monien molekyylien muotoja:
*AX2 (
*AX3 (
*AX4 (
*AX5 (
*AX6 (
Tämä ei pidä paikkaansa tarkasti, mikäli yhdisteen keskusatomia kiertää myös ei-sitovia elektroneja ({{k-en|non-bonding electrons}}). Jos näitä on, sidoskulmat keskusatomin suhteen pienenevät. Ei-sitovilla elektroneilla ei ole toista atomiydintä kierrettäväkseen, jolloin ne "vievät enemmän tilaa" keskusatomin lähellä. Näin käy
Hybridisaation käsitettä on käytetty selittämään myös metallien [[kompleksiyhdiste]]issä esiintyviä kovalenttisen <u>sidoksen</u> ja keskusatomin välisiä sidoksia, mutta tässä tapauksessa molekyyliorbitaaliteoria on tieteellisesti eksaktimpi.
|