hybridization v01

ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ ΑΤΟΜΙΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ

Δομή οργανικών ενώσεων – Διπλός και τριπλός δεσμός

Θεωρία δεσμού σθένους

Παραδείγματα

Ενέργεια υβριδισμένων ατομικών τροχιακών

Ασκήσεις

Προβλήματα

Παλιότερα θέματα

Αναλογίες

O όρος στη Βιολογία

Επιστήμονες

Αντιδράσεις

Μουσική

Συντάκτης : Τζαμτζής Αθανάσιος Msc Διδακτικής Χημείας


Θεωρία Μοριακών Τροχιακών

Θεωρία δεσμού σθένους

Ηλεκτρονιακή θεωρία

του σθένους

Ομοιοπολικός δεσμός



ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΘΕΝΟΥΣ

1. Αλληλεπικαλύπτονται τροχιακά της στιβάδας σθένους των ατόμων που συμμετέχουν.

2. Στο κάθε τροχιακό που μετέχει στο μηχανισμός της αλληλοεπικάλυψης πρέπει να υπάρχει μονήρες ηλεκτρόνιο.

3. Όσο μεγαλύτερη η επικάλυψη τόσο ισχυρότερος είναι ο ομοιοπολικός δεσμός



Παραδείγματα σχηματισμού μορίων

Άζωτο N2

Υδρογόνο Η2

Φθοριούχο βυρήλιο BeF2

Φθόριο F2

Φθοριούχο βόριο BF3

Υδροφθόριο HF

Μεθάνιο CH4



Ασκήσεις σχηματισμού μορίων με υβριδισμό

Αιθάνιο Αιθένιο Αιθίνιο



Προβλήματα σχηματισμού μορίων με υβριδισμό

Προπαδιένιο Προπίνιο Βενζόλιο



Το άτομο του υδρογόνου έχει ατομικό αριθμό 1. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση;

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d

Ενεργειακές στάθμες

1H

Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του υδρογόνου έχει μοριακό τύπο H2.

Για να εξηγήσουμε αυτή τη δομή πρέπει να δούμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου του υδρογόνου.

Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s1.



Ποια πιστεύετε θα είναι η γραφική απεικόνιση του τροχιακού της στιβάδας σθένους του ατόμου του υδρογόνου που έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια και μονήρες e,

1sπου θα συμμετέχει στην αλληλοεπικάλυψη για τη δημιουργία του δεσμού;



Ποια πιστεύετε ότι θα είναι η γραφική απεικόνιση του αποτελέσματος της αλληλοεπικάλυψης των ατομικών τροχιακών, 1s

και της δημιουργίας του σ δεσμού στο μόριο του υδρογόνου;



Το άτομο του φθορίου έχει ατομικό αριθμό 9. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση;

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F

Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του φθορίου έχει μοριακό τύπο F2.

Για να εξηγήσουμε αυτή τη δομή πρέπει να δούμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου του φθορίου.

Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s2 2s2 2pz

2 2pψ2 2pχ

1.



Ποια πιστεύετε θα είναι η γραφική απεικόνιση του τροχιακού της στιβάδας σθένους του ατόμου του φθορίου που έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια και μονήρες e,

2pχ

που θα συμμετέχει στην αλληλοεπικάλυψη για τη δημιουργία του δεσμού;



Ποια πιστεύετε ότι θα είναι η γραφική απεικόνιση του αποτελέσματος της αλληλοεπικάλυψης των ατομικών τροχιακών, 2pχ

και της δημιουργίας του σ δεσμού στο μόριο του φθορίου;



Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του υδροφθορίου έχει μοριακό τύπο HF.

Το άτομο του Η έχει ατομικό αριθμό 1. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του

διαμόρφωση;

To άτομο του F έχει ατομικό αριθμό 9.Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F

Για να εξηγήσουμε αυτή τη δομή πρέπει να δούμε τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των στοιχείων που συμμετέχουν

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


1H

Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s1

Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s2 2s2 2pZ

2 2pψ2 2pχ

1



Ποια πιστεύετε ότι θα είναι η γραφική απεικόνιση του αποτελέσματος της αλληλοεπικάλυψης των ατομικών τροχιακών 1s (H) και 2pχ (F)και της δημιουργίας του σ δεσμού στο μόριο του υδροφθορίου;



Το άτομο του αζώτου έχει ατομικό αριθμό 7. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση;

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


7Ν

Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του αζώτου έχει μοριακό τύπο N2.

Για να εξηγήσουμε αυτή τη δομή πρέπει να δούμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου του αζώτου.

Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s2, 2s2, 2pz

1 2pψ1 2pχ

1.



Ποια πιστεύετε θα είναι η γραφική απεικόνιση των τροχιακών της στιβάδας σθένους του ατόμου του αζώτου που έχουν τη μεγαλύτερη ενέργεια και μονήρη e,

2px 2pχ 2pz

που θα συμμετέχουν στην αλληλοεπικάλυψη για τη δημιουργία των δεσμών;


Ποια πιστεύετε ότι θα είναι η γραφική απεικόνιση του αποτελέσματος της αλληλοεπικάλυψης των ατομικών τροχιακών 1pχ 2pψ 2pz

και της δημιουργίας του σ και των δύο π δεσμών στο μόριο του αζώτου;




Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του φθοριούχου βηρυλλίου έχει μοριακό τύπο BeF2.

Το άτομο του Be έχει ατομικό αριθμό 4. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


To άτομο του F έχει ατομικό αριθμό 9. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


4Be 1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F


Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s2 2s2


2 2pψ2 2pχ

1



Θα μπορούσε το ένα ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο τροχιακό 2s του ατόμου του Be να μεταπηδήσει σε ένα τροχιακό μεγαλύτερης ενέργειας 2p.

Έτσι το άτομο του βηρυλλίου θα αποκτούσε τη δομή 1s2 2s1 2p1.

Αυτό θα σήμαινε ότι στο μόριο του BeF2 θα υπήρχαν δύο σ δεσμοί. Ο ένας θα ήταν σ(s-p) και ο άλλος σ(p-p) F-Be-F.

Δηλαδή θα είχαμε στο μόριο του BeF2 δύο διαφορετικούς δεσμούς. Δύο δεσμούς που θα έχουν διαφορετικό μήκος.

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


7Be 1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F



Και όμως από πειραματικά δεδομένα αποδεικνύεται ότι οι δύο δεσμοί είναι ισότιμοι

μεταξύ τους.

BeF F



Αυτή η ομοιότητα των δύο δεσμών μπορεί να ερμηνευθεί με βάση τον υβριδισμό των ατομικών τροχιακών τύπου sp που προτάθηκε

από τον Pauling το 1931.

Υβριδισμός είναι ο γραμμικός συνδυασμός (πρόσθεση ή αφαίρεση)

μη ισότιμων ατομικών τροχιακών προς δημιουργία νέων ισότιμων ατομικών τροχιακών

(υβριδικών τροχιακών)



+



1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


5B

Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του φθοριούχου βορίου έχει μοριακό τύπο BF3.


Το άτομο του B έχει ατομικό αριθμό 5. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s2 2s2 2p1

To άτομο του F έχει ατομικό αριθμό 9. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F


2 2pψ2 2pχ

1



1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


9F1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


5B

Θα μπορούσε το ένα ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο τροχιακό 2s του ατόμου του B να μεταπηδήσει σε ένα τροχιακό μεγαλύτερης ενέργειας 2p.

Έτσι το άτομο του βορίου θα αποκτούσε τη δομή 1s2 2s1 2p2.

Αυτό θα σήμαινε ότι στο μόριο του BF3 θα υπήρχαν τρεις σ δεσμοί. Ο ένας θα ήταν σ(s-p) και οι άλλοι δύο σ(p-p).

Δηλαδή θα είχαμε στο μόριο του BF3 δύο διαφορετικούς δεσμούς. Δύο με το ίδιο μήκος και ένα με διαφορετικό μήκος.



Και όμως από πειραματικά δεδομένα αποδεικνύεται ότι οι τρεις δεσμοί είναι ισότιμοι

μεταξύ τους.



Αυτή η ομοιότητα των τριών δεσμών μπορεί να ερμηνευθεί με βάση τον υβριδισμό των ατομικών τροχιακών τύπου sp2 που

προτάθηκε από τον Pauling το 1931.






1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


1H1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


6C

Από πειραματικά δεδομένα προκύπτει πως το μόριο του μεθανίου έχει μοριακό τύπο CH4.


Το άτομο του C έχει ατομικό αριθμό 6. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του



1 2pψ1

To άτομο του H έχει ατομικό αριθμό 1. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή του


Άρα η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s1



1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


1H1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


6C

Θα μπορούσε το ένα ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο τροχιακό 2s του ατόμου του C να μεταπηδήσει σε ένα τροχιακό μεγαλύτερης ενέργειας 2p.

Έτσι το άτομο του άνθρακα θα αποκτούσε τη δομή 1s2 2s1 2p3.

Αυτό θα σήμαινε ότι στο μόριο του CH4 θα υπήρχαν τέσσερεις σ δεσμοί. Ο ένας θα ήταν σ(s-s) και οι άλλοι τρεις σ(p-s).

Δηλαδή θα είχαμε στο μόριο του CH4 δύο διαφορετικούς δεσμούς. Τρεις με το ίδιο μήκος και ένα με διαφορετικό μήκος.



Και όμως από πειραματικά δεδομένα αποδεικνύεται ότι οι τέσσερεις δεσμοί είναι

ισότιμοι μεταξύ τους.



Αυτή η ομοιότητα των τεσσάρων δεσμών μπορεί να ερμηνευθεί με βάση τον υβριδισμό των ατομικών τροχιακών τύπου sp3 που

προτάθηκε από τον Pauling το 1931.






Ποιες τιμές ενέργειας περιμένετε να έχουν τα υβριδικά sp3 ατομικά τροχιακά του ατόμου του C;

1s

2s

3s

4s

2p

3p

3d


6C

sp3



σ δεσμοί ή π δεσμοί;

Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του αιθανίου; !

?





?

CH

H

H

C

H

H

H





?

CH

H

H

C

H

H

H

Υπάρχουν έξι σ δεσμοί (s-sp3) και ένας σ δεσμός (sp3-sp3)




Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του αιθενίου; !

?





?

C C

H

H

H

H





?

Υπάρχουν τέσσερις σ δεσμοί (s-sp2), ένας σ δεσμός (sp2-sp2) και ένας π δεσμός (p-p)

C C

H

H

H

H




Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του αιθινίου; !

?





?

H C C H





?

Υπάρχουν δύο σ δεσμοί (s-sp), ένας σ δεσμός (sp-sp) και δύο π δεσμοί (p-p)

H C C H




Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του προπαδιενίου; !

?





?

C C C

H

H

H

H





?

Υπάρχουν τέσσερις σ δεσμοί (s-sp2), δύο σ δεσμοί (sp2-sp) και δύο π δεσμοί (p-p)

C C C

H

H

H

H




Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του προπινίου; !

?





?

C C CH

H

H

H





?

Υπάρχουν ένας σ δεσμός (s-sp), ένας σ δεσμός (sp-sp), ένας σ δεσμός (sp-sp3), τρεις σ δεσμοί (sp3-s) και δύο π δεσμοί (p -p)

C C CH

H

H

H




Τι είδους δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του βενζολίου; !

?





?

C

CC

C

CC

H

H

H

H

H

H





?

Υπάρχουν έξι σ δεσμοί (s-sp2), έξι σ δεσμοί (sp2-sp2) και τρεις π δεσμοί (p-p)

C

CC

C

CC

H

H

H

H

H

H



+ H2C C

H

H

H

H

CH

H

H

C

H

H

H

Πόσοι σ δεσμοί υπάρχουν στα μόρια αιθένιο, υδρογόνο και αιθάνιο;

?



+ H2C C

H

H

H

H

CH

H

H

C

H

H

H

Πόσοι σ δεσμοί υπάρχουν στα μόρια αιθένιο, υδρογόνο και αιθάνιο;

Στο αιθένιο υπάρχουν τέσσερις σ δεσμοί (s-sp2) και ένας σ δεσμός (sp2-sp2), στο μόριο του υδρογόνου υπάρχει ένας σ δεσμός (s -s) και

τέλος στο μόριο του αιθανίου υπάρχουν έξι σ δεσμοί (sp3-sp3) και ένας π δεσμοί (p-p)



Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει τους περισσότερους σ δεσμούς;

H2C CH

CH

CH2

Απολυτήριες εξετάσεις Χημείας Γ΄ τάξης ημερήσιου Γενικού Λυκείου Θετικής κατεύθυνσης 2007

?CH3CH2CH3

CH3CH CH2

HC C CH3

α).

β).

γ).

δ).



Ποια από τις παρακάτω ενώσεις έχει τους περισσότερους σ δεσμούς;

H2C CH

CH

CH2


?CH3CH2CH3

CH3CH CH2

HC C CH3

α).

β).

γ).

δ).

Σωστή είναι η β) απάντηση



α). 8σ και 3π δεσμοί

β). 9σ και 2π δεσμοί

γ). 10σ και 1π δεσμοί

δ). 8σ και 2π δεσμοί

Στο μόριο του 1,3-βουταδιενίου υπάρχουν!

?









?


H2C CH

CH

CH2








?


H2C CH

CH

CH2

Σωστή είναι η β) απάντηση



Απολυτήριες εξετάσεις Χημείας Δ΄ τάξης εσπερινού Ενιαίου Λυκείου 2002

α).

β).

γ).

δ).

Ο σ δεσμός που προκύπτει με επικάλυψη sp2-sp2 υβριδικών τροχιακών υπάρχει στην ένωση

?

CH4

H3C CH3

H2C CH2

HC CH



Απολυτήριες εξετάσεις Χημείας Δ΄ τάξης εσπερινού Ενιαίου Λυκείου 2002

α).

β).

γ).

δ).

Ο σ δεσμός που προκύπτει με επικάλυψη sp2-sp2 υβριδικών τροχιακών υπάρχει στην ένωση

?

CH4

H3C CH3

H2C CH2

HC CH

Σωστή είναι η γ) απάντηση



Επαναληπτικές απολυτήριες εξετάσεις Χημείας Δ΄ τάξης εσπερινού Ενιαίου Λυκείου 2002

α. sp3 – sp3

β. sp – sp

γ. sp2 – sp

δ. sp2 – sp2

Στο µόριο του CH2=CH-Cl, ο σίγμα δεσμός (σ) μεταξύ των ατόμων του άνθρακα προκύπτει µε επικάλυψη υβριδικών τροχιακών

?




α. sp3 – sp3

β. sp – sp

γ. sp2 – sp

δ. sp2 – sp2

Στο µόριο του CH2=CH-Cl, ο σίγμα δεσμός (σ) μεταξύ των ατόμων του άνθρακα προκύπτει µε επικάλυψη υβριδικών τροχιακών

?

Σωστή είναι η δ) απάντηση




α. δύο δεσμούς σ του τύπου sp – s

β. δύο δεσμούς σ του τύπου sp2 – sp2

γ. ένα δεσμό σ τύπου sp2 – sp2 και ένα π δεσμό που προκύπτει µε επικάλυψη pz–pz

δ. ένα δεσμό σ τύπου sp – s και ένα δεσμό π που προκύπτει µε επικάλυψη pz–pz

Στο µόριο του CH2=CH2 τα δύο άτομα του C συνδέονται μεταξύ τους µε

?




α. δύο δεσμούς σ του τύπου sp – s

β. δύο δεσμούς σ του τύπου sp2 – sp2

γ. ένα δεσμό σ τύπου sp2 – sp2 και ένα π δεσμό που προκύπτει µε επικάλυψη pz–pz

δ. ένα δεσμό σ τύπου sp – s και ένα δεσμό π που προκύπτει µε επικάλυψη pz–pz

Στο µόριο του CH2=CH2 τα δύο άτομα του C συνδέονται μεταξύ τους µε

?

Σωστή είναι η γ) απάντηση



Υβριδισμός

Κένταυρος

Μινώταυρος

Παν

Τρίτων

Κυνοκέφαλος

Σειρήνες

Σφήκα


hybridization v01

Documents