Гибридизация – это изменение формы атомной орбитали за счет комбинации с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома, в результате возникают новые гибридные атомные орбитали промежуточной формы.

Гибридная орбиталь вытянута в одну сторону от ядра, что обуславливает более сильное перекрывание таких орбиталей, чем негибридных, с орбиталями электронов других атомов.

Условия устойчивости гибридизации:

1)По сравнению с исходными атомными орбиталями гибридная должна более полно перекрываться с орбиталью соседнего атома при образовании связи.

2)В гибридизации могут участвовать атомные орбитали, которым соответствуют близкие энергетические уровни.

3)В гибридизации могут участвовать атомные орбитали с достаточно высокой электронной плотностью, с тем, чтобы при перекрывании гибридных атомных орбиталей был заметен выигрыш энергии по сравнению с перекрыванием исходных атомных орбиталей.

Виды гибридизации

sр – составлены из одной s– и одной р - орбитали, всего их 2.

Две sр - гибридные орбитали расположены на прямой линии, угол между ними 1800.

Пример: Молекула ВеН2 имеет две равноценные связи Ве-Н, расположенные под углом 1800. Связь Ве-Н полярная, из-за разной ЭО бериллия и водорода, но молекула в целом неполярна ),т.к. связи имеют противоположные направления. Из-за взаимного перекрывания всех неспаренных электронов молекула диамагнитна.

sр2- составлены из одной s и двух р - орбиталей, всего их 3.

Три sр2–гибридные связи образуют правильный треугольник, атом в центре, угол между связями 1200. Пример: Молекула ВF3 имеет три равноценные связи, расположенные под углом 1200 . Связи полярные, т.к. бор и фтор имеют разные ЭО, но молекула в целом неполярна ( ), т.к. она симметричная с одинаковыми заместителями. Из-за взаимного перекрывания всех неспаренных электронов молекула диамагнитна.

sp3 - составлены из одной s и трёх р - орбиталей, всего их 4.

Четыре sp3–гибридных связи образуют тетраэдр (правильная трехгранная призма, в центре которой – атом), угол между связями – 109028'.

Пример: В молекуле метана у углерода четыре равноценных связей. Вследствие отсуствия неспаренных электронов молекула диамагнитна. Молекула неполярна, хотя связи С-Н полярны.

Пространственная структура молекул

Двухатомные молекулы всегда линейны.

Геометрия трехатомных молекул зависит от характера гибридизации орбиталей центрального атома.

Состояние sp-гибридизации-молекула линейна.

Пример: СО2. Атомы кислорода соединены - связью с sp - гибридными орбиталями углерода, а оставшиеся две р - орбитали углерода перекрываются с р - орбиталями кислорода, давая -связи.

В молекуле СО2 имеются две двойные связи во взаимно перпендикулярных плоскостях. О=С=О

Состояние sp3-гибридизации - угловая структура

Пример: В молекуле воды угол Н-С-Н составляет 105о, близок к тетраэдрическому. Считается, что в молекуле воды имеет место sp3-гибридизация орбиталей кислорода. На двух орбиталях размещается по одному электрону, которые образуют связи с атомами водорода, а две орбитали занимают не поделенные электронные пары кислорода.

Тяжелые элементы, из-за рыхлой структуры электронных оболочек связи чаще образуются чистыми p- и f-орбиталями.

Элементы одной и той же подгруппы могут образовывать аналогичные соединения, но с разной пространственной структурой.

Например, элементы V группы г/п образуют гидриды ЭН3 двух разных структур. NH3 имеет валентный угол между связями 1070, т.к. азот имеет sp3-тип гибридизацию, а в молекулах РН3, АsН3, SbН3 углы между связями точно равны 900, что свидетельствует об отсутствии гибридизации. Сверху вниз в п/г угол между связями у гидридов уменьшается, достигая 900, что говорит об изменении механизма образования молекул.

Это связано с ослаблением способности наружных электронных орбиталей гибридизоваться с увеличением числа электронных уровней.

В молекулах СН4, NН3, Н2О углерод, азот и кислород имеют sp3 тип гибридизации, а угол связи изменяется 109028` у СН4, 10703` у NH3, 1050 у Н2О.

Это обусловлено различием сил взаимного отталкивания орбиталей, заполненных только парой электронов, и орбиталей, перекрывающихся с атомом водорода.

В молекуле СН4 гибридных орбиталей, заполненных не поделенной электронной парой нет. В молекуле NН3 одна гибридная орбиталь, заполненна парой электронов, и она отталкивает в направлении от себя 3 остальных орбитали связи N- Н, уменьшая угол 1070,3`. В молекуле воды две отбитали с парами электронов. Их влияние на связи ещё сильнее, и угол НОН равен 1050.