ケミカルハイブリダイゼーションsp、sp2、sp3



の 化学ハイブリダイゼーション 原子軌道の「混合」で、その概念はバレンシアのリンクの理論（TEV）の不完全性をカバーするために1931年に化学者Linus Paulingによって導入されました。どのような不完全性？これらは以下のとおりです。メタンのような分子の分子構造と等価リンク長（CH）4）.

TEVによると、メタンではCの原子軌道は4つのH原子と4つのσ結合を形成し、Cの2つの2p軌道は互いに垂直であるため、Hsは離れて設定されるべきです。他の人の90°の角度.

さらに、Cの2s（球形）軌道は、他の3つのHに対して135°の角度でHの1s軌道にリンクされています。4 また、C-H結合の長さは同じです。.

これを説明するために、元の原子軌道の組み合わせは、（等しいエネルギーの）４つの縮退混成軌道を形成すると考えられなければならない。これが化学化学です。ハイブリッド軌道はどのようなものですか？それはそれらを生成する原子軌道に依存します。それらはまたこれらの電子特性の混合物を示します.

索引

  • 1 sp3ハイブリダイゼーション
    • 1.1解釈
    • 1.2リンクの角度のずれ
  • 2ハイブリダイゼーションsp2
  • 3ハイブリダイゼーションsp
  • 4参考文献

ハイブリダイゼーションsp3

CHの場合4, Cの交雑はspです3. このアプローチから、分子幾何学は4つのsp軌道で説明されます。3 109.5ºで分離し、四面体の頂点を向く.

上の画像では、sp軌道がどのようになっているかがわかります。3 （緑）原子（A、CHの場合はC）の周囲に四面体電子環境を確立します。4）.

異なる形状を「描く」ために、なぜ他の角度ではなく109.5°なのでしょうか。その理由は、この角度がAに結合している4つの原子の電子反発力を最小にするためです。.

このように、CH分子は4 四面体（四面体分子ジオメトリ）として表すことができます。.

もしHの代わりにCが他の原子団との結合を形成したら、その混成は何だろうか？炭素が４つのσ結合（Ｃ − Ａ）を形成する限り、その混成は以下のようになる。3.

CHのような他の有機化合物では、3OH、CCl4, C（CH3）4, C6H12年 （シクロヘキサン）など、炭素はsp混成を持っています3.

これは、単純な結合を持つ炭素が分岐点を表す有機構造をスケッチするための基本です。つまり、構造は単一の平面内には残りません。.

解釈

数学的側面（波動関数）を扱わずに、これらの混成軌道を解釈するための最も簡単な解釈は何ですか？ sp軌道3 それらが4つの軌道によって発生したことを意味します。.

これらの原子軌道の組み合わせが理想的であると思われるので、4つのsp軌道3 結果は同一であり、空間内で異なる方向を占める（軌道pのように）×, pそして そしてpz）.

上記は、考えられる残りの混成化にも当てはまります。形成される混成軌道の数は、結合原子軌道の数と同じです。たとえば、sp混成軌道3日2 それらは6つの原子軌道から形成されています：1 s、3 p、2 d.

リンクの角度のずれ

バレンシア層の電子対の反発理論（VSEPR）によれば、一対の自由電子が結合原子よりも多くの体積を占める。これによりリンクが離れて動き、電子テンションが減少し、109.5°の角度が変わります。

例えば、水分子ではH原子はsp軌道に束縛されています3 （緑色）、そして "："を共有していない電子対もこれらの軌道を占有する.

これらの電子対の反発力は通常「目を持つ2つの球体」として表され、これはそれらの体積のために2つの結合σO-Hをはじく.

したがって、水中でのリンクの角度は、四面体ジオメトリで予想される109,5°ではなく、実際には105°です。.

Hはどのような幾何学を持っているのでしょうか？2O？それは角のある形状をしています。なんで？電子幾何学は四面体であるが、2対の非共有電子はそれから角分子幾何学を損なうからである。.

ハイブリダイゼーションsp2

原子が2つのp軌道と1つのs軌道を組み合わせると、3つのsp混成軌道が生成されます。2;ただし、軌道pは変更されていないので（3つあるため）、上の図ではオレンジ色のバーとして表されています。.

ここでは、3つのsp軌道2 オレンジ色のバーとの違いを強調するために、それらは緑色です。「純粋な」p軌道.

sp混成を持つ原子2 平らな三角床（sp軌道で描かれた三角形）として視覚化できます2 頂点が120°の角度で、バーに対して垂直になるようにします。.

そして純粋な軌道はどのような役割を果たすのか？二重結合（＝）を形成するもの。 sp軌道2 純粋なp軌道のπ結合（二重結合または三重結合が1つまたは2つのπ結合を意味する）に対して、3つのσ結合の形成を許可する.

例えば、カルボニル基とホルムアルデヒド分子（H2Ｃ ＝ ０）、以下のように進行する。

sp軌道2 CとOの両方が結合σを形成する一方で、それらの純粋な軌道は結合πを形成します（オレンジ色の長方形）.

他の電子群（H原子と非共有電子対）が他のsp軌道にどのように位置しているかがわかります。2, 120ºで区切って.

ハイブリダイゼーションsp

上の画像はspハイブリダイゼーションによる原子Aを示しています。ここでは、s軌道とp軌道が結合して、2つの縮退sp軌道が発生します。しかしながら、今や2つの純粋なp軌道は変化しないままであり、それはAが2つの二重結合または三重結合を形成することを可能にする（≡）。.

言い換えれば、もし構造の中でCが上記（= C =またはC≡C）に適合するならば、その混成はspである。遷移金属のような他の例証の少ない原子については、軌道ｄ、さらにはｆ軌道さえも考慮されるので、電子的および分子的幾何学の記述は複雑である。.

ハイブリッド軌道は180°の角度で分離されています。この理由のために、連結原子は線状分子形状（Ｂ − Ａ − Ｂ）に配置されている。最後に、下の画像では、シアン化物アニオンの構造を見ることができます。

参考文献

  1. スヴェン（2006年6月3日）. S-p-軌道. [図データ] 2018年5月24日、commons.wikimedia.orgから取得しました
  2. リチャードC.バンクス。 （2002年5月）. 結合とハイブリダイゼーション. 2018年5月24日、以下から検索されました：chemistry.boisestate.edu
  3. ジェームズ（2018）. ハイブリダイゼーションショートカット. 2018年5月24日、以下から取得しました：masterorganicchemistry.com
  4. イアンハント博士。カルガリー大学化学科. sp3ハイブリダイゼーション. 2018年5月24日、chem.ucalgary.caから取得
  5. 化学結合II：分子幾何学と原子軌道の混成第10章[PDF] 2018年5月24日、wou.eduより取得
  6. Quimitube （2015年）. 共有結合：原子軌道の混成化への序論. 2018年5月24日、以下から取得しました：quimitube.com
  7. シヴァー＆アトキンス。 （2008）。無機化学（第4版、51ページ）。マックグローヒル.