ИСТОРИЯ

ЗАЙМЕМСЯ
ХИМИЕЙ


4.3.1. sp3-Гибридизация (тетраэдрическая)

Одна s- и три р -орбитали смешиваются, и образуются четыре равноценные по форме и энергии sp 3-гибридные орбитали.


sp3-Атомные орбитали
Орбитальная модель атома в sp3-гибридизованном состоянии.

Для атома углерода и других элементов 2-го периода этот процесс происходит по схеме:

2s + 2px + 2py + 2pz = 4 (2sp3 )

Схема sp3-гибридизации
Схема sp 3-гибридизации атомных орбиталей.

Строение sp3-АО


Оси sp3-гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов.

Впервые идею о направленности единиц сродства (валентностей) атома углерода по углам тетраэдра независимо друг от друга выдвинули в 1874 г. Вант-Гофф и Ле Бель.

sp3-Орбитали могут образовывать четыре s-связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.


А как наглядно изобразить пространственное строение атома в sp 3-состоянии на рисунке?

В этом случае sp3-гибридные орбитали изображают не электронными облаками, а прямыми линиями или клиньями в зависимости от пространственной ориентации орбитали. Такое схематическое изображение используется при написании стереохимических (пространственных) формул молекул.

Углерод в sp3-гибридизированном состоянии
Переход от орбитальной модели (а) к пространственной формуле (б).


См. также рисунок.

На примере молекулы метана показаны объемные модели и пространственная (стереохимическая) формула молекулы с sp3-углеродным атомом.

Модели молекулы метана

Модель молекулы метана
Модель молекулы метана

cтроение молекулы этана c2h6иллюстрируют рисунок и анимация).

sp3 -Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 4 (схема ).

Углерод в sp3 -гибридном состоянии встречается в простом веществе - алмазе (иллюстрация, vrml-модель).
Это состояние характерно для атомов С, n, o и др., соединенных с другими атомами одинарными связями (sp3-атомы выделены красным цветом):

С h4, rch3, n h3, rnh2, h2 o, roh, r2 o;
а также анионам типа:    r 3c:- ,    ro -   и т.п. Следствием тетраэдрического строения sp3-атома является возможность существования двух оптических стереоизомеров у соединения, содержащего такой атом с четырьмя разными заместителями (Вант-Гофф, Ле Бель, 1874).

Назад



(С) Дистанционный творческий конкурс-проект "Моя Веб-страница", 2005
(С) Хмелев Алексей, 2005
http://www.eidos.ru/project/all/web/index.htm