간단한 분자 형태 - 하이브리드 화 (s and p)

소개

분자는 다른 형태를 가지고 있습니다. 그들의 물리적 특징에서 화학적 반응성에 이르기까지,이 주장을 뒷받침 할 수있는 과학적 증거가 풍부합니다. 단일 코어 원자를 가진 소분자는 예측 가능한 구조를 가지고 있습니다. 원자가 쉘 전자 쌍 반발은 분자 구조 (VSEPR)의 기본 개념입니다. VSEPR에 따르면, 전자 쌍은 서로를 격퇴하여 음으로 하전 된 입자로 구성되기 때문에 가능한 한 서로 멀리 이동합니다. VSEPR은 전자기 형상을 구별하며, 이는 전자기 (결합 및 비 결합 전자 쌍)의 배열과 분자에서 원자의 배열을 설명하는 분자 형상을 설명합니다.

모든 종류의 결합 (단일, 이중 또는 트리플) 및 고독한 전자 쌍은 두 가지 유형의 전자 그룹입니다. 간단한 화합물에서 VSEPR을 사용하는 초기 단계는 코어 원자를 둘러싼 전자 그룹의 수를 계산하는 것입니다. 다중 결합은 하나의 전자 그룹으로만 계산된다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

선형 분자

선형 분자의 주목할만한 특성은 모든 전자 그룹이 상호 회전되어 원자가 180 도의 결합 각도로 직선으로 정렬되게한다는 것입니다.

비선형 분자

비선형 분자에서 전자 그룹 사이의 반발은 동일하지 않다. 고독한 쌍과 결합 쌍 사이의 반발은 두 결합 쌍 사이의 것보다 강하다는 것이 밝혀졌다. NH3 분자의 H2O 분자 및 삼각형 피라미드 또는 삼각 평면 형태의 구부러진 구조는 이에 기인한다.

사면체 분자

사형제 원자 (예 :탄소 및 실리콘)가 동일한 원소의 원자와 완벽한 공유를 형성 할 때, 사면체 분자는 형성됩니다. 4 개의 공유 결합은 3 차원으로 대칭 적으로 분산되며, 2 개의 결합 쌍 사이에 109.5도 각도가 있습니다.

예는 메탄, CH4에서 볼 수있다; 실란, SIH4; 및 테트라 클로로 메탄, CCL4

하이브리드 화

혼성화의 개념은 원자 궤도가 병합되어 분자 모양 및 결합 특성에 영향을 미치는 새로운 하이브리드 화 된 궤도를 생성한다는 것이다. 원자가 결합 가설은 혼성화에 의해 추가로 확장된다. 이 개념을 추가로 조사하기 위해 SP3, SP2, SP 혼성화를 입증하기 위해 세 가지 유형의 탄화수소 분자를 사용합니다. 

두 개의 원자 궤도가 분자에서 하이브리드 궤도를 형성 할 때, 개별 원자의 궤도의 에너지는 동등한 에너지의 궤도를 제공하기 위해 재분배됩니다. 혼성화는이 절차의 용어입니다. 하이브리드 화 과정에서 비슷한 에너지를 갖는 원자 궤도는 일반적으로 두 개의 ''궤도 또는 3 개의 'p'궤도를 병합하는 것과‘p’궤도와‘p’궤도와의 궤도를 혼합하는 것을 포함합니다. 

유형의 하이브리드 화

혼합에 관여하는 궤도 유형에 따라 혼성화는 SP3, SP2, SP, SP3D, SP3D2, SP3D3으로 분류 될 수있다. 많은 유형의 혼성화와 각각의 예를 살펴 보겠습니다.

SP 하이브리드 화

원자의 동일한 메인 쉘에서 하나의 및 1 개의 p 궤도가 결합되어 두 개의 새로운 등가 궤도를 생성 할 때,이를 SP 혼성화라고합니다. SP 하이브리드 화 된 궤도는 개발되는 새로운 궤도입니다. 180도 선형 분자를 생성합니다.

• one 's'orbital과 동등한 에너지의 'p'궤도가 혼합되어 SP 하이브리드 궤도로 알려진 새로운 하이브리드 궤도를 형성합니다.
• Diagonal Hybridization은 SP 혼성화의 이름입니다.
• 각 SP 하이브리드 궤도는 S와 P 문자의 비율과 같은 비율-50 % 및 50 % p.

SP 혼성화 예 :

• bef2, beh2, becl2와 같은 베릴륨의 화합물
• C2H2와 같은 탄소 함유 삼중 결합의 모든 화합물

SP 2 하이브리드 화

동일한 원자 쉘의 1 개의 S 및 2 개의 P 궤도가 결합하여 3 개의 등가 궤도를 생성 할 때, 이는 SP2 하이브리드 화라고합니다. SP2 하이브리드 궤도는 생성 된 새로운 궤도입니다.

• Trigonal Hybridization은 SP2 혼성화의 또 다른 이름입니다.
• SP2 하이브리드 궤도를 형성하기 위해 궤도를 동일한 에너지의 두‘P’궤도와 결합해야합니다.
• s와 p orbitals의 삼각형 대칭 혼합은 120 도로 유지됩니다.
• 3 개의 하이브리드 궤도는 모두 같은 평면에 존재하며 서로 120 ° 각도를 형성합니다. 하이브리드 궤도는 각각 33.33 %의 캐릭터와 66.66 %의‘P’캐릭터를 가지고 있습니다.
• 중앙 원자가 3 개의 다른 원자에 연결되어 있고 sp2 혼성화 된 분자에서 삼각형 평면 형태가 발견됩니다.

SP2 혼성화의 예

• 붕소의 화합물, 즉 bf3, bh3
• 탄소 함유 탄소 함유 화합물 에틸렌 (C2H4)은 또한이 혼성화의 예입니다.

SP 3 하이브리드 화

사면체 하이브리드 화 또는 SP3은 동일한 원자의 쉘에 속하는 '궤도와 3 개의'P '궤도가 결합되어 4 개의 새로운 등가 궤도를 생성 할 때 발생합니다. SP3 하이브리드 궤도는 생성 된 새로운 궤도입니다.

• 이것은 기존의 사면체의 네 모서리를 목표로하며 서로 109 ° 28 ′ 각도를 형성합니다.
• SP3 하이브리드 궤도는 그들 사이에 109.28도 각도가 있습니다.
• 각 SP3 하이브리드 궤도에는 25% S 캐릭터와 75% P 특성이 포함되어 있습니다.

이 혼성화의 예 :에탄 (C2H6), 메탄.

SP 3 d Hybridization

동일한 에너지의 5 개의 SP3D 하이브리드 화 궤도를 생성하기 위해 1S, 3P 및 1D 궤도의 혼합을 SP3D 하이브리드 화로 알려져 있습니다. 그들의 기하학은 삼각형 bipyramidal입니다.

• Trigonal bipyramidal 대칭은 s, p 및 d orbitals를 결합하여 형성됩니다.
• 적도 궤도는 서로 120 ° 각도로 기울어 진 수평 평면의 3 개의 하이브리드 궤도입니다.
• 축 방향 궤도로 알려진 나머지 2 개의 궤도는 적도 궤도에서 90 도의 수직 평면에 있습니다.

예 : 인 펜타 클로라이드 (PCL5)에서의 혼성화

결론

모든 결합 길이는 혼성화 과정에서 동일하게됩니다. 원자가 쉘 전자 쌍 반발 이론은 결합 각 (VSEPR 이론)을 설명하는 데 도움이됩니다. 이 아이디어에 따르면, 전자 쌍은 서로 저항하므로 원자 주위의 궤도의 결합 또는 고독한 쌍의 전자 쌍은 가능한 한 서로 멀리 떨어져 유지하기를 원합니다.