Атомно-орбитальная и гибридная орбитальная
Связь в молекулах была понята по-новому благодаря новым теориям, представленным Шрёдингером, Гейзенбергом и Полом Диарком. В дело вмешалась квантовая механика со своими открытиями. Они обнаружили, что электрон обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. При этом Шредингер разработал уравнения, чтобы найти волновую природу электрона, и придумал волновое уравнение и волновую функцию. Волновая функция (Ψ) соответствует различным состояниям электрона.
Атомная орбиталь
Макс Борн указывает на физический смысл квадрата волновой функции (Ψ2) после того, как Шредингер выдвинул свою теорию. Согласно Борну, Ψ2 выражает вероятность нахождения электрона в определенном месте. Так, если Ψ2 больше, то вероятность найти электрон в этом пространстве выше. Поэтому в космосе плотность вероятности электронов велика. Наоборот, если Ψ2 мало, то плотность вероятности электронов там мала. Графики Ψ2 в осях x, y и z показывают эти вероятности, и они принимают форму орбиталей s, p, d и f. Они известны как атомные орбитали. Атомную орбиталь можно определить как область пространства, в которой велика вероятность нахождения электрона в атоме. Атомные орбитали характеризуются квантовыми числами, и на каждой атомной орбитали могут разместиться два электрона с противоположными спинами. Например, когда мы пишем конфигурацию электрона, мы пишем как 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 1, 2, 3….n целочисленные значения являются квантовыми числами. Число в верхнем индексе после названия орбиты показывает количество электронов на этой орбитали.s-орбитали имеют форму шара и маленькие. Р-орбитали имеют форму гантели с двумя лопастями. Говорят, что одна доля положительная, а другая доля отрицательная. Место, где две доли касаются друг друга, называется узлом. Есть 3 p-орбитали как x, y и z. Они расположены в пространстве так, что их оси перпендикулярны друг другу. Существует пять d-орбиталей и 7 f-орбиталей различной формы. Таким образом, ниже приводится общее количество электронов, которые могут находиться на орбитали.
s орбитальные-2 электрона
P-орбитали- 6 электронов
d орбитали- 10 электронов
f орбитали- 14 электронов
Гибридная орбитальная
Гибридизация – это смешение двух неэквивалентных атомных орбиталей. Результатом гибридизации является гибридная орбиталь. Существует много типов гибридных орбиталей, образованных путем смешивания s-, p- и d-орбиталей. Наиболее распространенными гибридными орбиталями являются sp3, sp2 и sp. Например, в CH4 C имеет 6 электронов с электронной конфигурацией 1s2 2s2 2p 2 в основном состоянии. При возбуждении один электрон с 2s-уровня переходит на 2p-уровень, давая три 3-электрона. Затем 2s-электрон и три 2p-электрона смешиваются и образуют четыре эквивалентные sp3 гибридные орбитали. Аналогично при sp2 гибридизации образуются три гибридные орбитали, а при sp гибридизации – две гибридные орбитали. Количество образующихся гибридных орбиталей равно сумме гибридизуемых орбиталей.
В чем разница между атомными орбитами и гибридными орбитами?
• Гибридные орбитали состоят из атомных орбиталей.
• Различные типы и количество атомных орбиталей участвуют в создании гибридных орбиталей.
• Различные атомные орбитали имеют разную форму и количество электронов. Но все гибридные орбитали эквивалентны и имеют одинаковое число электронов.
• Гибридные орбитали обычно участвуют в образовании ковалентной сигма-связи, тогда как атомные орбитали участвуют как в образовании сигма-, так и в пи-связи.
