하이브리드 궤도 이론

[dhleepaul]

이 항목은 "과학 대중화 중국" 과학백과사전 항목 편집 및 응용 작업 프로젝트에서 검토되었습니다.

하이브리드 궤도 이론은 과학적 이론입니다. 다원자 분자를 형성하는 과정에서 중심 원자와 비슷한 에너지를 가진 여러 원자 궤도가 재결합되어 새로운 궤도 집합을 형성하는데, 이를 오비탈의 하이브리드화라고 하며, 새로 생성된 오비탈을 하이브리드 오비탈이라고 합니다.

중국 이름하이브리드 궤도 이론

외국어 이름하이브리드 궤도 이론

기본 소개본질적으로 이것은 여전히 현대 원가 결합 이론에 속합니다

기본 요점원자 궤도의 최대 겹침 원리를 만족해야 합니다

이론적 설명S-P-D 타입 하이브리드:

공간적 형태여러 하이브리드 오비탈 이후의 분자 공간 형태

관련 유형이를 SP형 하이브리드화라고 부릅니다

예를 들어4장

목차

1. 1기본 소개
2. 2기본 요점
3. 3이론적 설명

1. 4공간적 형태
2. 5관련 유형
3. 6예를 들어

기본 소개방송

편집자

하이브리드 궤도 이론은 1931년 라이너스 폴링 L(Linus Pauling L) 등에 의해 개발되었습니다원가결합 이론이 제안은 제안을 바탕으로 제안되었습니다. 비록 여전히 현대 원가결합 이론에 속하지만, 결합 능력과 분자의 공간적 구성 측면에서 현대 원가결합 이론을 풍부하게 하고 발전시킨다.

핵 외 전자는 일반 상태에서 항상 상대적으로 안정적인 상태에 있습니다.바닥 상태。 어떤 가법 작용에 따라 전자는 에너지를 흡수하여 더 능동적인 상태, 즉 여기 상태가 될 수 있습니다. 분자 형성 과정에서 원자 간 상호작용으로 인해 에너지 준위가 비슷한 단일 원자 내에서 에너지 준위가 낮은 하나 이상의 전자가 여기되어 변화하게 됩니다여기, 더 높은 에너지를 가진 준위, 즉 이른바도약이로 인해 더 높은 에너지를 가진 하나 이상의 에너지 준위가 형성된다. 이 시점에서 원래 낮은 에너지 준위에 있던 하나 이상의 전자의 에너지가 원래 높은 에너지 준위의 전자들과 같아집니다. 이렇게 해서 이 전자들의 오비탈이 혼합되어 하이브리드화가 발생하며, 이 전자들의 상태는 이른바 하이브리드 상태입니다.

화학 용어로 하이브리드 궤도 이론은 "전자가 변동하고 파동이 겹칠 수 있다"는 관점에서 출발하며, 원자와 다른 원자가 분자를 형성할 때 중심 원자가 사용하는 전자 궤도는 원래의 순수 S 오비탈이나 p 오비탈이 아니라, 서로 다른 종류와 유사한 에너지의 여러 전자 궤도를 겹치고 혼합하여 오비탈의 에너지를 재분배하고 공간 확장 방향을 조정하여 정확히 동일한 에너지를 가진 새로운 전자 궤도를 형성한다고 믿습니다 - 화학 결합의 요구를 충족하는 하이브리드 오비탈입니다. 이 과정을 전자 오비탈의 하이브리드화라고 합니다. [1]

기본 요점방송

편집자

1. 원자가 결합될 때, 결합 원자들의 작용으로 같은 원자 내에서 유사한 에너지를 가진 다양한 유형의 원자 오비탈들이 원래 상태를 바꾸고 혼합되어 결합에 적합한 새로운 오비탈 집합(즉, 하이브리드화 오비탈)으로 재결합될 수 있습니다. 이 과정을 원자 오비탈의 하이브리드화라고 하며, 하이브리다이제이션이라고 합니다.

2. 같은 원자 내에서 유사한 에너지를 가진 N개의 원자 오비탈은 결합 후 n개의 하이브리드 오비탈만 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 같은 원자의 1개의 ns 오비탈과 1개의 NP가 있습니다x오비탈은 두 개의 sp 하이브리드 오비탈로만 하이브리드화될 수 있습니다. 두 sp 하이브리드 오비탈은 같은 형태를 가지지만, 최대 각도 분포는 x축에서 반대 방향으로 배치되어 있습니다.

3. 하이브리드 오비탈은 원래 비혼성 오비탈보다 결합 능력이 더 강하며, 형성되는 화학 결합 에너지가 더 커져 생성된 분자가 더 안정적이다. 결합된 원자의 궤도 하이브리드화로 인해 궤도 각도 분포도의 형태가 변하고, 하이브리드 오비탈은 한쪽 끝은 크고 다른 쪽 끝은 작아진다. 큰 쪽 끝이 다른 원자와 결합되면 전자구름이 더 많이 겹칠 수 있어 화학 결합이 비교적 강해진다. [2]

이론적 설명방송

편집자

(1) S-P 타입 교배화

s와 p 오비탈만 참여하는 세 가지 주요 혼합 유형이 있습니다: sp1잡종화, sp2잡종화, sp3잡종화.

(2) S-P-D 유형 하이브리다이제이션

NS 궤도, NP 궤도, ND 궤도는 S-P-D 타입 하이브리다이제이션이라고 하며, 주로 다음과 같은 유형이 있습니다:

SP3D 하이브리드: 1개의 NS, 3개의 NP 궤도, 1개의 ND로 구성됩니다궤도 혼성화다섯 개의 에너지 등가 SP를 형성한다3d 하이브리드 트랙. per sp3D 오비탈은 모두 1/5 s, 3/5 p, 1/5 d 성분을 포함합니다. 구성은 삼각형 이중 원뿔입니다. SP3D2 하이브리드화: 1 ns, 3개의 np 궤도, 2nd 궤도의 혼합화로 여섯 개의 에너지적으로 동등한 sp를 형성한다3d2하이브리드 트랙. 각 sp3d2오비탈은 모두 1/6 s, 1/2 p, 1/3 d 성분을 포함합니다. 구성은 팔면체입니다.

또한, 내층 (n-1)d 궤도, ns 궤도, np 궤도가 함께 참여하는 하이브리드 모드가 존재하며, 주로 다음과 같이 존재합니다.전이 금속D와 같은 배위 화합물3SP3하이브리드, d2SP3하이브리드화 등등.

(3) 등성 잡종화 및 불평등 잡종화

하이브리드화 과정에서 하이브리드 궤도의 형성은 에너지가 있는 평행 궤도 집합일 수도 있고, 서로 에너지가 같지 않은 궤도 집합일 수도 있습니다. 따라서 궤도의 잡화 모드는 동일한 잡종과 불균등 잡화로 나눌 수 있습니다. [1]

공간적 형태방송

편집자

여러 하이브리드 오비탈 이후의 분자 공간 형태

SP 하이브리다이제이션: 선형 형태(예: CO)2, CS2, BeCl2,HgCl2, C2H2

SP2하이브리다이제이션: 평면 삼각형(같은 하이브리다이제이션은 평면 정삼각형)과 같이 BCl3； 정칙 육각형 예: 흑연

SP3하이브리드화: 공간 사면체(정규 사면체로의 등성 하이브리드화)와 예: CH4, CCl4

SP3d 잡종: 삼각형 이중 원뿔(예: PCL5

SP3d2잡종화: 팔면체(정규 팔면체로의 등성 잡종화) 예: SF6

SP3d3하이브리드: 오각형 이중 원뿔 (예: IF)7

DSP2잡종화: 평면 사각형(등성 잡종은 정사각형)과 같이 하여: Pt(NH3)2클2

참고: 중심 원자에 고립된 전자 쌍이 있다면, 이는 고립 전자 쌍의 수에 따라 달라지며, 특정 공간 구조는 다음과 같은 고립 전자쌍의 로그에 의해 결정됩니다.2O는 V자형(각형)입니다 [1]

관련 유형방송

편집자

궤도 혼성화는 일반적으로 S 궤도와 P 궤도 사이에서 발생하며, 이를 SP 타입 교배화라고 합니다. 하이브리드 트랙에는 여러 종류가 있습니다. 이 개념은 sp로 나눌 수 있습니다.1, sp2, sp3셋.

예를 들어 삼염화붕소(BCl)3) 분자 B는 sp를 가집니다.2하이브리드 궤도, 즉 1 s 궤도와 2 p 궤도가 결합되어 3개의 sp로 합쳐집니다2베릴륨 염화물(BeCl) 내 하이브리드 오비탈2) 는 SP 하이브리드 오비탈을 가지며, 전이 금속 화합물에서는 d 오비탈을 가진 SP도 존재합니다3d와 sp3d2하이브리드 트랙 등등. 위의 예시들은 모두 명확히 설명되었습니다공유 상태단일 키의 성격은 다음과 같다에틸렌和아세틸렌분자 내 이중 결합 합트리플 키이 편성은 다시 제안되었다σ 키和π 키컨셉. 예를 들어, 두 개를 키로 만듭니다핵간질선은 키 샤프트라고 불리며, 손잡이는원자 궤도키 축 방향으로 키에 겹치는 것을 σ 키라고 합니다. 결합축을 따라 겹치는 원자 오비탈을 π 결합이라고 합니다. 예를 들어, 에틸렌(CH2= CH2) 분자탄소-탄소 이중 결합(C=C), 탄소 원자의 여기 상태에서 2p를 사용한다x,2py그리고 2s는 같은 에너지를 가지는 sp2 하이브리드 오비탈을 형성하며, 동일한 평면에 위치하며 120°C를 형성합니다각도, 또 다른 pz궤도는 혼성에 관여하지 않으며 평면에 수직인 방향에 위치한다. 탄소-탄소 이중 결합에서의 SP2잡종 과정은 아래에 나와 있습니다.

이 세 명의 SP들2하이브리드 오비탈에는 2개의 H 원자와 1개의 스톤으로 이루어진 단일 결합σ 형성하는 2개의 오비탈이 있습니다2궤도는 다른 C의 sp와 같다2트랙들이 맞붙는다σ 키, 이 집합은 수직 방향 p에 동시에 위치해 있다z트랙은 어깨를 한 대고 어깨 한 대로의 π 키를 형성합니다. 즉, 탄소-탄소 이중 결합은 σ 결합과 1 결합으로 이루어져 있습니다π 키조성, 즉 이중 결합의 두 결합은 동일하지 않습니다. 결합된 원자 오비탈의 중복 π σ 결합보다 적으며, π 결합은 불안정하고 쉽게 끊어지기 때문에 이중 결합을 포함하는 올레핀은 에틸렌(H)과 같은 첨가 반응에 취약합니다.2C=CH2) 및 염소(Cl2)는 반응하여 에틸렌 클로라이드(Cl—CH)를 생성합니다2—CH2—Cl).

아세틸렌 분자 (C2H2)는 탄소-탄소 삼중 결합(HC≡CH)을 가지며, 여기 상태의 C 원자는 2s, 2p입니다x이 트랙들은 SP 하이브리드 트랙을 형성합니다. 이 두 에너지가 동일한 sp 하이브리드 오비탈은 같은 선에 있으며, 그 중 하나는 H 원자와 σ을 형성합니다단일 키, 또 다른 sp 하이브리드 오비탈은 C 원자 사이에 형성된다σ 키p의 잡종화에는 참여하지 않았다.y그리고 pz는 x축에 수직이고 서로 수직이며, 다른 C의 p와 어깨를 맞대고 있습니다y,pz결성π 키。 즉, 탄소-탄소 삼중 결합은 하나의 σ 결합과 두 개의 π 결합으로 구성되어 있습니다. 이 두 π 결합은 σ 결합과 다르며, 궤도 겹침이 덜 불안정해 쉽게 끊어지기 때문에 세 결합을 포함하는 알킨도 덧셈 반응에 취약합니다. [2]

예를 들어방송

편집자

CH와 함께4분자 형성이 그 예입니다.

기저상태 C 원자의 외부 전자 배치는 2s입니다22인용x12인용y1。 수소 원자에 결합된 전자는 2p로 여기됩니다z궤도에서는 C 원자가 여기 상태인 2s 상태에서 여기됩니다12인용x12인용y12인용z1화학 결합에 참여하세요. 물론, 전자가 2s에서 2p로 여기되는 데 필요한 에너지는 두 개의 공유 결합을 더 생성해 더 많은 에너지를 방출할 수 있다는 사실로 보상됩니다.

결합 전에, 여기 상태 C 원자의 네 개의 단일 전자가 오비탈 2s와 2p 영역을 차지합니다x, 2py, 2pz서로 '섞여' 선형적으로 결합되어 네 개의 완전히 동등한 하이브리드 트랙이 됩니다. 이 하이브리드 궤도는 s 오비탈과 세 개의 p로 구성됩니다궤도 혼성화이를 sp라고 부릅니다3하이브리드 트랙. 하이브리드화된 트랙은 한쪽 끝이 크고 다른 쪽 끝이 작으며, 그 방향이 정확히 정해져 있습니다사면체에너지는 원래의 원자 궤도와 다릅니다.

네 개의 스파가 결성되었다3하이브리드 오비탈은 네 개의 H 원자로 이루어진 1s 원자 오비탈과 겹쳐 (sp3-s) σ 키, CH를 생성4분자.

하이브리드 오비탈의 전자 구름 분포가 더 집중되어 있기 때문에, 하이브리드 오비탈의 결합 능력이 비혼성화 원자 오비탈보다 강하여 CH가 형성됩니다4분자 이후에는 시스템의 에너지가 감소하고 분자의 안정성이 향상됩니다. [1]

입구 아틀라스더 많은 아틀라스

참고문헌

• 1하이브리드 트랙 이론 교육에 대해 이야기하자면, 양쌍화; 위안화아이바오 로양공업대학 저널 (자연과학판) 2009-09-15
• 2무기화학, 제5판, 고등교육출판부, 대련공업대학교 무기화학과