Teorie hybridizace

Teorie_hybridizace.odt
Teorie hybridizace
• umožňuje předpovědět prostorové uspořádání atomů v molekule
• vysvětluje vznik energeticky rovnocenných kovalentních vazeb z energeticky rozdílných orbitalů
Molekula CH 4 - vysvětlení čtyřvaznosti atomu C
Centrální atom - uhlík.
6C: [ 2 He] 2s 2 2p 2 ; 6C: .
Ze stavby valenční vrstvy atomu C vyplývá, že atom uhlíku má v základním stavu dva nepárové
elektrony, proto bychom předpokládali, že bude schopen tvořit dvě kovalentní chemické vazby.
Ale víme, že atom uhlíku tvoří čtyři kovalentní vazby. Experimentálně bylo zjištěno, že tyto vazby jsou
rovnocenné (stejná délka a energie) a směřují k atomům vodíku do vrcholů pravidelného tetraedru, v
jehož středu se nachází atom uhlíku.
* 6 C:
V prvním excitovaném stavu má atom uhlíku čtyři nepárové elektrony v orbitalech 2s a 2p.
Energie potřebná k excitaci a vytvoření valenčního excitovaného stavu musí být menší než energie uvolněná při vzniku
chemické vazby (= vazebná energie).
Orbitaly 2s a 2p se od sebe energeticky liší. Navíc jsou naprosto rozdílné svým tvarem. To znamená, že
i chemické vazby v molekule CH 4 by měly být rozdílné (různě pevné, různě prostorově orientované).
Ve skutečnost jsou všechny čtyři chemické vazby rovnocenné.
Tento rozpor mezi očekávanou a skutečnou situací vysvětluje teorie hybridizace.
Podle této teorie se všechny valenční orbitaly, obsahující alespoň jeden elektron, tvarově a energeticky
sjednocují (s výjimkou orbitalů podílejících se na vazbách π – viz dále).
Hybridizace je energetické a tvarové sjednocení orbitalů různých typů.
V případě atomu uhlíku se hybridizuje (energeticky a tvarově sjednocuje) jeden orbital 2s se třemi
orbitaly 2p a vzniknou energeticky i tvarově stejné orbitaly, každý s jedním elektronem.
Označujeme je sp 3 . Hovoříme o hybridizaci typu SP 3 .
Energie hybridních orbitalů je vždy průměrem energií původních atomových orbitalů.
Energetický stav atomu charakterizovaný hybridními orbitaly se označují jako valenční stav. Přechod
atomu z excitovaného stavu do valenčního stavu vyžaduje další energii (která se více než uhradí energií
uvolněnou při tvorbě vazeb).
Hybridní orbitaly sp 3 mají (stejně jako jiné HO vzniklé lineární kombinací AO s a p) shodný tvar.
2/4