炭素の構成、種類および特性における炭素の混成

の カーボンハイブリダイゼーション 2つの純粋な原子軌道を組み合わせて、独自の特性を持つ新しい「ハイブリッド」分子軌道を形成します。原子軌道の概念は、原子の中に電子が見つかる可能性がより高い場所の近似を確立するために、以前の軌道の概念よりも良い説明を与える。.

別の言い方をすると、原子軌道とは、原子内の特定の領域における電子または電子対の位置を表す量子力学の表現であり、各軌道はその数の値に従って定義されます。量子.

量子数は、ある瞬間における系の状態（原子内部の電子の状態など）を、電子に属するエネルギー（n）、運動（l）で表される角運動量、磁気モーメントに関連して表します。（m）と原子の内側を移動しながらの電子のスピン.

これらのパラメータは軌道内の各電子に固有のものであるため、2つの電子が4つの量子数の正確に同じ値を持つことはできず、各軌道は最大で2つの電子によって占められます。.

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カーボンの混成は何ですか?

炭素の混成を説明するために、各軌道の特性（その形状、エネルギー、大きさなど）が各原子の電子配置に依存することを考慮に入れなければならない。.

つまり、各軌道の特性は、各「層」内の電子の配置またはレベルに依存します。つまり、価電子層としても知られている、コアに最も近いものから最も外側のものまでです。.

最も外側の準位の電子は、結合を形成するのに利用できる唯一のものです。したがって、2つの原子間に化学結合が形成されると、2つの軌道（各原子の1つ）の重なりまたは重なりが発生し、これは分子の形状と密接に関係しています。.

前述のように、各軌道は最大2個の電子で満たすことができますが、Aufbauの原理に従わなければなりません。それに従って、軌道はそれらのエネルギーレベル（最低から最高まで）に従って満たされます。以下に示します。

これにより、レベル1が最初に満たされますの, それから2の, 2が続きますp 原子やイオンが持っている電子の数に応じて.

したがって、各原子は純粋な原子軌道しか与えられないので、混成化は分子に対応する現象である。の, p, 日, fそして、2つ以上の原子軌道の組み合わせにより、要素間のリンクを可能にする同数の混成軌道が形成される.

以下に示すように、原子軌道は形状や空間的な向きが異なり、複雑さが増します。

軌道は1種類しかないことが観察されていますの（球形）、3種類の軌道 p （各葉が空間軸上に配向している小葉の形状）日そして7種類の軌道 f, それぞれの種類の軌道がその種類と全く同じエネルギーを持っているところ.

基底状態の炭素原子は6個の電子を持ち、その立体配置は1です。の²2の²2p^2. つまり、彼らはレベル1を占めるべきです。の（2電子）、2の Aufbau原理に従うと（2つの電子）そして部分的に2p（残りの2つの電子）.

これは、炭素原子は軌道上に2つの不対電子を持つことを意味します。p, しかし、メタン分子（CH）の形成や幾何学を説明することは不可能です₄）または他のより複雑な.

だからこれらの結合を形成するためには軌道の混成が必要ですのそして p （炭素の場合）電子が分子を形成するための最も安定した立体配置をとる二重および三重結合でも説明できる新しい混成軌道を生成すること.

ハイブリダイゼーションsp³ 2s、2p軌道からの4つの「ハイブリッド」軌道の形成からなる_×, 2p_そしてと2p_z 葉巻.

したがって、我々は4つの結合の形成に利用可能な4つの電子があり、それらがより低いエネルギー（より高い安定性）を持つように平行に並べられているレベル2の電子の再配列を持っています.

例はエチレン分子（C₂H₄）、そのリンクは原子間に120°の角度を形成し、平らな三角幾何学を提供する.

この場合、単純なC-H結合とC-C結合が生成されます（軌道のため） sp²）と二重C-C結合（軌道による） p）、最も安定な分子を形成する.

spハイブリダイゼーションによる² 3つの「混成」軌道は、純粋な2s軌道と3つの純粋な2p軌道から生成されます。さらに、二重結合の形成に関与する純粋なp軌道が得られます（pi： "π"と呼ばれます）。.

例はエチレン分子（C₂H₄その結合は原子間に120°の角度を形成し、平らな三角幾何学を提供する。この場合、単純なC-H結合とC-C結合が生成されます（sp軌道のため）。²）最も安定した分子を形成するために）.

ｓｐハイブリダイゼーションによって、純粋な２ｓ軌道と３つの純粋な２ｐ軌道から２つの「ハイブリッド」軌道が確立される。このようにして、三重結合の形成に関与する２つの純粋なｐ軌道が形成される。.

この種のハイブリダイゼーションでは、アセチレン分子（Ｃ）が例として提示されている。₂H₂）、そのリンクは原子間に180°の角度を形成し、線形ジオメトリを提供します.

この構造では、最小の電子反発力を有する配置を得るために、単純なＣ − ＨおよびＣ − Ｃ結合（ｓｐ軌道による）および三重Ｃ − Ｃ結合（すなわち、ｐ軌道による２つのπ結合）がある。.