소개 :
분자에서, 두 개의 원자 궤도가 모여 하이브리드 궤도를 만듭니다. 혼성화는이 절차에 사용되는 용어입니다. 유사한 에너지를 갖는 원자 궤도는 하이브리드 화 절차 전체에 결합되며, 일반적으로 두 개의 궤도 또는 두 개의‘P’궤도를 혼합하거나‘P’궤도와‘D’궤도를‘D’궤도와 결합하는 것을 포함합니다. 하이브리드 궤도는이 과정에서 발생하는 새로운 궤도 중 하나입니다. 하이브리드 궤도는 원자 결합 특성과 분자의 기하학을 설명하는 데 특히 가치가 있습니다.
탄소 원자의 예를 들어 보겠습니다. 원자가 Shell S 궤도는 3 개의 원자가 쉘 P 궤도를 따라 혼합되어 4 개의 단일 결합을 생성합니다. 이 조합은 비슷한 4 개의 SP3 하이브리드 화 믹스를 생성합니다. 이들은 탄소에서 4 개의 별개의 원자까지 사면체 구조를 가질 것입니다.
하이브리드 화의 주요 특성
다음은 혼성화의 주요 특성입니다 :
- 하이브리드 궤도의 수는 하이브리드 원자 궤도의 수와 동일합니다.
- 하이브리드 궤도의 에너지와 형상은 항상 동일합니다.
- 순수한 원자 궤도는 안정적인 결합을 형성 할 때 하이브리드 궤도보다 덜 성공적입니다.
- 이 하이브리드 궤도는 전자 쌍 반발을 최소화하고 안정적인 구성을 유지하기 위해 원하는 방향으로 공간에 배향됩니다. 결과적으로, 전시 된 종류의 혼성화는 분자의 모양을 결정합니다.
하이브리드 화에는 특정 상황이 필요합니다
(i) 원자의 원자가 쉘의 궤도는 혼성화됩니다.
(ii) 혼성화를받는 궤도의 에너지는 동일해야합니다.
(iii) 혼성화 전에 전자 촉진이 필요하지 않습니다.
(iv) 반으로 가득 찬 궤도만이 혼성화에 참여할 필요가 없습니다. 하이브리드 화는 드문 상황에서 완전한 원자가 쉘 궤도를 포함 할 수 있습니다.
유형의 하이브리드 화
S, P 및 D 궤도와 관련된 혼성화는 여러 형태를 취할 수 있습니다. 다음은 많은 형태의 혼성화입니다 :
(i) SP 하이브리드 화 :하나의 및 하나의 p 궤도의 혼합은 이러한 종류의 하이브리드 화에서 동등한 SP 하이브리드 궤도를 생성한다. 하이브리드 궤도가 z 축을 따라있는 경우, 궤도 S와 PZ는 SP 혼성화에 허용됩니다. 각각의 SP 하이브리드 궤도에는 50% S 차차체 및 50% P 차차체가 있습니다. 선형 구조가있는 분자는 SP- 하이브리드화 된 코어 원자를 가지며 2 개의 추가 중심 원자에 직접 연결됩니다. "대각선 혼성화"라는 용어는 이러한 종류의 하이브리드 화를 의미합니다.
양의 엽과 매우 작은 음의 엽을 투영함으로써 두 SP 하이브리드는 z 축을 따라 반대 방향으로 가리켜보다 효율적인 겹치고 더 강한 연결의 발달을 허용합니다.
(ii) SP2 하이브리드 화 :1 개의 및 2 개의 p- orbitals 가이 혼성화에 관여하여 3 개의 동등한 SP2 하이브리드 화 궤도를 초래한다. 예를 들어, BCL3 분자에서 중심 붕소 원자의 전자 구성은 1S22S22P1이다. 2S 전자 중 하나는 여기 상태에서 비어있는 2p 궤도로 촉진되어 붕소에 3 개의 짝을 이루지 않은 전자로 남겨 둡니다.
3 개의 SP2 하이브리드 궤도는 하이브리드 화에 의해 발생합니다. 결과 3 개의 하이브리드 궤도는 삼각 평면 배열과 겹친다. 염소의 2P 궤도는 결합하여 3 개의 BCL 분자 결합을 생성합니다. CL-B-Cl 링크를 사용하면 지오메트리는 120 ° 각도의 삼각 평면입니다.
(iii) SP3 하이브리드 화 :이러한 종류의 하이브리드 화는 CH4 분자를 예로 사용하여 논의 될 수 있으며, 원자가 쉘의 하나의 S- 궤도 및 3 개의 p- 궤도가 혼합되어 4 개의 SP3 하이브리드 궤도를 동등한 에너지 및 모양으로 생성한다. 각각의 SP3 하이브리드 궤도는 25 %의 S- 차차와 75 % P- character를 갖는다. 그 결과 4 개의 SP3 하이브리드 궤도는 사면체의 네 모서리를 향하게됩니다. 각 SP3 하이브리드 궤도 사이의 각도는 109.5 °입니다.
SP 의 다른 예 3 , sp 2 및 SP 하이브리드 화
C2H6 분자에서의 SP3 하이브리드 화 :에탄 분자의 두 탄소 원자는 SP3 하이브리드 형태이다. 각각의 탄소 원자의 4 개의 SP3 하이브리드 궤도 중 하나는 다른 원자의 비슷한 궤도와 축 방향으로 겹치며 SP3-SP3 Sigma 결합을 생성하는 반면, 각 탄소 원자의 다른 3 개의 하이브리드 궤도는 수소 원자로 SP3 -S Sigma 결합을 생성하기 위해 사용됩니다.
.결과적으로 C -C 결합 길이는 오후 154시이고 각 C -H 결합 길이는 오후 109시입니다.
에텐 분자를 구성 할 때, 탄소 원자의 SP2 하이브리드 궤도 중 하나는 다른 탄소 원자의 SP2 하이브리드 화 궤도와 축 방향으로 교차하여 C -C Sigma 결합을 생성합니다. 에텐 분자의 탄소-탄소 링크는 하이브리드 화에 사용되지 않고 분자 평면에 수직 인 P 궤도 사이의 하나의 SP2-SP2 시그마 결합 및 하나의 PI 결합을 포함하고; 채권 길이는 오후 134시입니다. C – H 본드의 길이는 108 pm이며 SP2 – S 시그마입니다. H – C – H 결합 각도는 117.6도이고 H -C – C 결합 각도는 121도입니다.
결론
두 개의 원자 궤도가 병합되어 분리 된 분자에서 하이브리드 궤도를 형성 할 때, 특정 원자의 궤도 에너지의 재분배가 발생하여 궤도에 동등한 에너지를 제공합니다. 혼성화는이 절차의 용어입니다. 이 과정으로 인해 생성 된 새로운 궤도는 하이브리드 궤도라고합니다. Linus Pauling은 독특한 형태의 다 원자 화합물을 설명하기 위해 원자 궤도 혼성화의 개념을 확립했습니다. BECL2, BCL3, CH4, NH3 및 H2O와 같은 분자의 투영 및 기하학적 형태는 SP, SP2 및 SP3 하이브리드 화를 사용하여 설명됩니다.
