Den hybridisering af carbon involverer kombinationen af to rene atomorbitaler at danne en ny molekylorbital "hybrid" med sine egne karakteristika. Forestillingen om atomisk orbital giver en bedre forklaring end det tidligere omløbskoncept for at etablere en tilnærmelse af hvor der er en større sandsynlighed for at finde et elektron i et atom.

Med andre ord er en atomisk orbital repræsentation af kvantemekanik for at give en idé om placeringen af ​​et elektron eller et par elektroner i et bestemt område inden i atomet, hvor hver orbital er defineret i henhold til værdierne for dets tal kvante.

Kvantetal beskriver et systems tilstand (såsom elektronens indre i atomet) på et givet øjeblik gennem energien, der hører til elektronet (n), det vinkelmomentum, det beskriver i sin bevægelse (l), det relaterede magnetiske moment (m) og elektronets spin, når det bevæger sig inden i atomet / atomerne.

Disse parametre er unikke for hver elektron i en orbital, så to elektroner kan ikke have nøjagtigt de samme værdier for de fire kvanttal, og hver orbital kan besættes af højst to elektroner.

Hvad er carbonhybridisering?

For at beskrive hybridisering af kulstof skal det tages i betragtning, at egenskaberne for hver orbital (dens form, energi, størrelse osv.) Afhænger af den elektroniske konfiguration, som hvert atom har.

Det vil sige, at hver orbitals karakteristika afhænger af arrangementet af elektronerne i hvert "shell" eller niveau: fra det tætteste til kernen til det yderste, også kendt som valensskallen.

Elektronerne på det yderste niveau er de eneste, der er tilgængelige for at danne en binding. Når der dannes en kemisk binding mellem to atomer, genereres overlapningen eller superpositionen af ​​to orbitaler (en fra hvert atom), og dette er tæt forbundet med molekylernes geometri.

Som tidligere nævnt kan hver orbital fyldes med maksimalt to elektroner, men Aufbau-princippet skal følges, ved hjælp af hvilket orbitaler udfyldes i henhold til deres energiniveau (fra det mindste til det største), som vist viser nedenfor:

På denne måde udfyldes først niveauet på 1 sek, derefter 2 sek, efterfulgt af 2 p osv. Afhængigt af hvor mange elektroner atomet eller ion har.

Således er hybridisering et fænomen, der svarer til molekyler, da hvert atom kun kan bidrage med rene atombaner (s, p, d, f) og på grund af kombinationen af ​​to eller flere atomare orbitaler den samme mængde af hybrid orbitaler, der tillader forbindelser mellem elementer.

Hovedtyper

Atom orbitaler har forskellige former og rumlige orienteringer, stigende i kompleksitet, som vist nedenfor:

Det observeres, at der kun er en type s orbital (sfærisk form), tre typer p orbital (lobular form, hvor hver lob er orienteret på en rumlig akse), fem typer d orbitale og syv typer f orbital, hvor hver type af orbital besidder nøjagtigt den samme energi som den af ​​sin art.

Kulstofatomet i sin jordtilstand har seks elektroner, hvis konfiguration er 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Det vil sige, de skal optage niveauet 1 s (to elektroner), 2 s (to elektroner) og delvist 2p (de to resterende elektroner) i henhold til Aufbau-princippet.

Dette betyder, at carbonatomet har kun to uparrede elektroner i 2 p orbital, men det er således ikke muligt at forklare dannelse eller geometrien af metan (CH ₄) molekyle eller andre mere komplekse.

Så for at danne disse bindinger er hybridiseringen af ​​s og p-orbitaler nødvendig (i tilfælde af kulstof) for at generere nye hybrid-orbitaler, der forklarer endda dobbelt- og tredobbeltbindingerne, hvor elektronerne får den mest stabile konfiguration for dannelse af molekyler..

Sp-hybridisering

Sp ^3- hybridiseringen består af dannelsen af ​​fire "hybrid" orbitaler fra de rene 2'ere, 2p _x, 2p _y og 2p _z orbitaler.

Der er således omlægningen af ​​elektronerne på niveau 2, hvor der er fire elektroner til rådighed til dannelse af fire bindinger, og de er arrangeret parallelt for at have mindre energi (større stabilitet).

Et eksempel er ethylen molekyle (C ₂ H ₄), hvis bindinger udgør 120 ° vinkler mellem atomerne og give det et plant trigonal geometri.

I dette tilfælde genereres CH- og CC-enkeltbindinger (på grund af sp ^2- orbitaler) og en CC-dobbeltbinding (på grund af p-orbitalen) til dannelse af det mest stabile molekyle.

Sp-hybridisering

Gennem sp ^2- hybridisering genereres tre "hybrid" -kredse fra de rene 2-orbitaler og tre rene 2p-orbitaler. Endvidere opnås en ren p orbital, der deltager i dannelsen af ​​en dobbeltbinding (kaldet pi: "π").

Et eksempel er ethylen molekyle (C ₂ H ₄), hvis bindinger udgør 120 ° vinkler mellem atomerne og give det et plant trigonal geometri. I dette tilfælde CH og CC enkeltbindinger (på grund af de sp ² orbitaler) og en CC-dobbeltbinding (på grund af p orbital) genereres til dannelse af den mest stabile molekyle.