Типы или виды гибридизации

Гибридизация атомных орбиталей — это процесс смешения разных по типу, но близких по энергии орбиталей одного атома с образованием того же количества новых, эквивалентных по форме и энергии гибридных орбиталей. Ниже приведен подробный разбор основных типов гибридизации, характерных для органических и неорганических соединений. Основные типы гибридизации (для s- и p-орбиталей) Наиболее часто встречаются три типа смешивания орбиталей, определяющие геометрию молекул вокруг центрального атома.

Подробное описание типов 1. $sp$-гибридизация Происходит при смешивании одной $s$- и одной $p$-орбитали. Образуются две гибридные орбитали, расположенные под углом 180° друг к другу.

• Особенности: Две негибридизованные $p$-орбитали остаются перпендикулярными оси связи и могут участвовать в образовании двух $\pi$-связей. Характер связи: В органике это атомы углерода при тройной связи ( $—C\equiv C—$).

2. $s{p}^2$-гибридизация Смешиваются одна $s$- и две $p$-орбитали. Образуются три гибридные орбитали, лежащие в одной плоскости.

• Особенности: Одна негибридизованная $p$-орбиталь располагается перпендикулярно плоскости гибридных орбиталей и образует одну $\pi$-связь. Характер связи: В органике это атомы углерода при двойной связи ( $>C=C<$).

3. $s{p}^3$-гибридизация Смешиваются одна $s$- и все три $p$-орбитали. Образуются четыре гибридные орбитали, направленные к вершинам правильного тетраэдра.

• Особенности: Все валентные электроны участвуют в образовании одинарных $\sigma$-связей или содержат неподеленные электронные пары. Характер связи: В органике это атомы углерода в предельных углеводородах (алканах).

Сложные типы гибридизации (с участием d-орбиталей) В соединениях элементов третьего и последующих периодов в процессе могут участвовать $d$-орбитали, что расширяет возможности координации атома.

• $s{p}^{3}d$ (или $ds{p}^3$): Смешиваются одна $s$, три $p$ и одна $d$-орбиталь. Образуется форма тригональной бипирамиды (угол 90° и 120°). Пример: $PC{l}_5$. $s{p}^3{d}^2$ (или $d^{2}s{p}^3$): Смешиваются одна $s$, три $p$ и две $d$-орбитали. Образуется октаэдрическая форма (угол 90°). Пример: $S{F}_6$. $ds{p}^2$: Характерна для комплексных соединений переходных металлов. Образуется плоский квадрат. Пример: $[PtC{l}_4{]}^{2-}$.

Влияние неподеленных электронных пар Важно учитывать, что неподеленные электронные пары также занимают гибридные орбитали, что может искажать идеальные валентные углы из-за взаимного отталкивания:

• В молекуле воды ( $H_{2}O$) кислород находится в состоянии $s{p}^3$-гибридизации, но из-за двух неподеленных пар угол сжат до 104,5°. В молекуле аммиака ( $N{H}_3$) азот находится в $s{p}^3$-гибридизации, одна неподеленная пара сжимает угол до 107,3°.

Как определить тип гибридизации Для определения типа гибридизации центрального атома используется формула суммы: Число $\sigma$-связей + Число неподеленных электронных пар.

• Сумма = 2 $sp$ Сумма = 3 $s{p}^2$ Сумма = 4 $s{p}^3$

Могу составить для вас таблицу-шпаргалку по геометрии молекул на основе теории Гиллеспи (VSEPR), если это необходимо для закрепления материала.