Основные положения, положенные в основу теории гибридизации.
1. Гибридизации подвергаются атомные орбитали только центрального атома.
2. В гибридизации могут принимать участие только близкие по энергии атомные орбитали.
3. Гибридные орбитали участвуют только в образовании -связей.
4. В гибридизации могут участвовать атомные орбитали с неспаренными электронами и неподеленными электронными парами. Атомные орбитали не участвуют в гидридизации, если на них нет электронов.
5. Ориентация гибридных орбиталей определяет структуру образующихся молекул.
Пример. Тип гибридизации определяется после построения диаграммы валентной связи.
а) Н2О
О 2s22p4
H 1s1
В гибридизации принимают участие 1s и 3р орбитали кислорода (центральный атом). 2 р-орбитали образуют -связи, а 1s- и 1р-орбиталь содержат неподеленную пару электронов. Значит тип гибридизации sp3; четыре гибридных орбитали направлены в углы тетраэдра, но только две из них образуют связь с атомами водорода; структура воды угловая, валентный угол близок к 109,5°.
б) CO2
О 2s22p4
C* 2s12p3
центральный атом
O 2s22p4
В гибридизации принимают участие одна s- и одна р-орбиталь, которые образуют -связи. Значит тип гибридизации sp и валентный угол в молекуле равен 180°.
Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки атома (оэпво)
Простой метод для определения конфигурации молекул предложен канадским физико-химиком Гиллеспи. В основе его лежит модель отталкивания электронных пар валентной оболочки атома. Рассмотрим некоторые из правил этого метода. Обозначения: А – центральный атом; В – концевые атомы; Х – связывающая электронная пара; Е – несвязывающая электронная пара.
1. Несвязывающие электронные пары отталкиваются сильнее, чем связывающие.
|
Молекула |
СН4 |
NH3 |
H2O |
|
Тип гибридизации |
sp3 |
sp3 |
sp3 |
|
Формула по Гиллеспи |
АХ4 |
АХ3Е |
АХ2Е2 |
|
Валентный угол |
109,5° |
107,3° |
104,5° |
2. При нескольких несвязывающих электронных парах они располагаются как можно дальше друг от друга.
В молекуле ХеF4 тип гибридизации sp3d2; структура молекулы – октаэдр; формула по Гиллеспи АХ4Е2. Две несвязывающие электронные пары располагаются как можно дальше друг от друга, поэтому структура ХеF4 – квадрат.
3. С увеличением электроотрицательности концевого атома (В) валентный угол уменьшается.
|
Молекула |
NH3 |
NF3 |
|
Электроотрицательность концевого атома |
2,1 (Н) |
4,0 (F) |
|
Валентный угол |
107,3° |
102° |
Чем больше электронная плотность сдвигается на периферию от центрального атома, тем появляется большая возможность для сближения атомных орбиталей.
4. Кратные связи почти не влияют на геометрию молекул, они лишь занимают больше места, чем одинарные.
Угол О-S-O больше, чем угол Cl-S-Cl/
Метод ОЭПВО полезен для объяснения и предсказания строения различных молекул.