AO hybridization- ito ang pagkakahanay ng valence AO sa hugis at enerhiya sa panahon ng pagbuo ng isang kemikal na bono.

1. Tanging ang mga AO na ang mga enerhiya ay sapat na malapit (halimbawa, 2s- at 2p-atomic orbitals) ang maaaring lumahok sa hybridization.

2. Maaaring lumahok sa hybridization ang mga bakanteng (libre) na mga AO, orbital na may mga hindi pares na electron at hindi nakabahaging mga pares ng elektron.

3. Bilang resulta ng hybridization, lumilitaw ang mga bagong hybrid na orbital, na nakatutok sa kalawakan sa paraang pagkatapos na magsanib-sanib sa mga orbital ng iba pang mga atomo, ang mga pares ng elektron ay magkalayo hangga't maaari. Ang estado na ito ng molekula ay tumutugma sa pinakamababang enerhiya dahil sa pinakamataas na pagtanggi ng mga katulad na sisingilin na mga electron.

4. Ang uri ng hybridization (ang bilang ng AO na sumasailalim sa hybridization) ay tinutukoy ng bilang ng mga atom na "umaatake" sa isang partikular na atom at ang bilang ng mga hindi nakabahaging pares ng elektron sa isang partikular na atom.

Halimbawa. BF 3 . Sa sandali ng pagbuo ng bono, ang AO ng B atom ay muling inayos, na pumasa sa nasasabik na estado: В 1s 2 2s 2 2p 1 ® B* 1s 2 2s 1 2p 2 .

Ang mga hybrid na AO ay matatagpuan sa isang anggulo na 120 o. Ang molekula ay may tamang hugis tatsulok(flat, tatsulok):

3. sp 3 -hybridization. Ang ganitong uri ng hybridization ay tipikal para sa mga atomo ng ika-4 na pangkat ( hal. carbon, silicon, germanium) sa mga molekula ng uri ng EH 4, gayundin para sa C atom sa brilyante, mga molekulang alkane, para sa N atom sa molekula ng NH 3, NH 4 +, ang O atom sa molekulang H 2 O, atbp.

Halimbawa 1 CH 4 . Sa sandali ng pagbuo ng bono, ang AO ng C atom ay muling inaayos, na pumasa sa nasasabik na estado: C 1s 2 2s 2 2p 2 ® C* 1s 2 2s 1 2p 3 .

Ang mga hybrid na AO ay matatagpuan sa isang anggulo ng 109 tungkol sa 28".

Halimbawa 2 NH 3 at NH 4 +.

Elektronikong istruktura ng N atom: 1s 2 2s 2 2p 3 . Ang 3 AO na naglalaman ng hindi magkapares na mga electron at 1 AO na naglalaman ng hindi nakabahaging pares ng elektron ay sumasailalim sa hybridization. Dahil sa mas malakas na pagtanggi ng nag-iisang pares ng elektron mula sa mga pares ng elektron ng mga s-bond, ang anggulo ng bono sa molekula ng ammonia ay 107.3 o (mas malapit sa tetrahedral, at hindi sa direktang).

Ang molekula ay may hugis ng trigonal na pyramid:

Ang mga konsepto ng sp 3 hybridization ay ginagawang posible na ipaliwanag ang posibilidad ng pagbuo ng isang ammonium ion at ang pagkakapareho ng mga bono sa loob nito.

Halimbawa 3 H 2 O.

Ang elektronikong istraktura ng atom О 1s 2 2s 2 2p 4 . Ang 2 AO na naglalaman ng hindi magkapares na mga electron at 2 AO na naglalaman ng hindi nakabahaging mga pares ng elektron ay sumasailalim sa hybridization. Ang anggulo ng bono sa molekula ng tubig ay 104.5° (mas malapit din sa tetrahedral kaysa tuwid).

Ang molekula ay may isang angular na hugis:

Ang konsepto ng sp 3 hybridization ay ginagawang posible na ipaliwanag ang posibilidad ng pagbuo ng isang oxonium (hydroxonium) ion at ang pagbuo ng 4 na hydrogen bond ng bawat molekula sa istruktura ng yelo.

4. sp 3 d-hybridization.Ang ganitong uri ng hybridization ay tipikal para sa mga atomo ng mga elemento ng ika-5 pangkat (nagsisimula sa P) sa mga molekula ng uri ng EX 5.

Halimbawa. PCl 5 . Ang elektronikong istraktura ng P atom sa lupa at nasasabik ay nagsasaad ng: Р 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ® P* 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 1 . Hugis ng molekula - hexahedron (mas tiyak - trigonal bipyramid):

5. sp 3 d 2 hybridization.Ang ganitong uri ng hybridization ay tipikal para sa mga atom ng mga elemento ng ika-6 na pangkat (nagsisimula sa S) sa mga molekula ng uri ng EX 6.

Halimbawa. SF6. Ang elektronikong istraktura ng S atom sa lupa at nasasabik ay nagsasaad ng: S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ® P* 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 2 .

Hugis ng molekula - octahedron :

6. sp 3 d 3 hybridization.Ang ganitong uri ng hybridization ay tipikal para sa mga atom ng pangkat 7 elemento (nagsisimula sa Cl) sa mga molekula ng EX 7 na uri.

Halimbawa. KUNG7. Ang elektronikong istraktura ng F atom sa lupa at nasasabik ay nagsasaad ng: I 5s 2 3p 5 ® I* 5s 1 3p 3 3d 3 . Hugis ng molekula - decahedron (mas tiyak - pentagonal bipyramid):

7. sp 3 d 4 hybridization.Ang ganitong uri ng hybridization ay tipikal para sa mga atom ng pangkat 8 na elemento (maliban sa He at Ne) sa mga molekula ng uri ng EX 8.

Halimbawa. XeF 8 . Ang elektronikong istraktura ng Xe atom sa lupa at nasasabik ay nagsasaad ng: Xe 5s 2 3p 6 ® Xe* 5s 1 3p 3 3d 4 .

Hugis ng molekula - dodecahedron:

Maaaring may iba pang mga uri ng AO hybridization.

Upang ipaliwanag ang mga katotohanan kapag ang isang atom ay bumubuo ng mas malaking bilang ng mga bono kaysa sa bilang ng mga hindi magkapares na electron sa ground state nito (halimbawa, isang carbon atom), ang postulate ng hybridization ng mga atomic orbital na malapit sa enerhiya ay ginagamit. Nagaganap ang AO hybridization sa panahon ng pagbuo ng isang covalent bond, kung magreresulta ito sa isang mas mahusay na overlap ng mga orbital. Ang hybridization ng carbon atom ay sinamahan ng paggulo nito at paglipat ng elektron mula sa 2 s- sa 2 R-AO:

Ground at excited na estado ng carbon atom.

AO hybridization- ito ang pakikipag-ugnayan (paghahalo) ng mga atomic na orbital ng isang partikular na atom na magkaiba sa uri, ngunit malapit sa enerhiya sa pagbuo ng mga hybrid na orbital ng parehong hugis at enerhiya.

Halimbawa, ang paghahalo ng 2s-AO sa 2 p-Ang AO ay nagbibigay ng dalawang hybrid 2 sp-AO:

AO na may malaking pagkakaiba sa enerhiya (halimbawa, 1 s at 2 R) huwag pumasok sa hybridization. Depende sa bilang na kasangkot sa hybridization p-AO ang mga sumusunod na uri ng hybridization ay posible:

para sa carbon at nitrogen atoms - sp 3 , sp 2 at sp;

para sa oxygen atom - sp 3 , sp 2 ;

para sa mga halogens - sp 3 .

Ang hybrid AO ay asymmetric at malakas na pinahaba sa isang direksyon mula sa nucleus (irregular figure-eight na hugis).

Unlike non-hybrid s- o R-AO, mayroon siyang isa malaking bahagi, na bumubuo ng isang mahusay na bono ng kemikal, at isang maliit na bahagi, na kadalasang hindi man lang inilalarawan. Hybridized AOs na nakikipag-ugnayan sa mga orbital ng iba't ibang uri ( s-, R- o hybrid AO) ng iba pang mga atom ay karaniwang nagbibigay ng s-MO, i.e. bumuo ng mga s-bond. Ang bono na ito ay mas malakas kaysa sa bono na nabuo ng mga electron ng non-hybrid AO dahil sa mas mahusay na overlap.

3.3.1. sp 3 -Hybridization (tetrahedral).

Isa s- at tatlo R apat pantay sa anyo at enerhiya sp 3-hybrid orbital.

Orbital na modelo ng isang atom sa sp 3 -hybridized na estado.

Para sa carbon atom at iba pang mga elemento ng ika-2 panahon, ang prosesong ito ay nangyayari ayon sa pamamaraan:

2s + 2p x + 2p y + 2p z = 4 (2sp 3)

Scheme ng sp 3 hybridization ng atomic orbitals.

Ang mga axes ng sp 3 -hybrid orbitals ay nakadirekta sa mga vertices ng isang regular na tetrahedron. Ang tetrahedral angle sa pagitan ng mga ito ay 109°28", na tumutugma sa pinakamababang electron repulsion energy.

Sa kauna-unahang pagkakataon, ang ideya ng direksyon ng mga yunit ng affinity (valencies) ng carbon atom sa mga sulok ng tetrahedron ay independiyenteng iniharap noong 1874 nina Van't Hoff at Le Bel.

sp 3 -Ang mga orbital ay maaaring bumuo ng apat na s-bond sa iba pang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.

At kung paano biswal na ilarawan ang spatial na istraktura ng isang atom sa estado ng sp 3 sa figure?

Sa kasong ito, ang sp 3 -hybrid orbital ay inilalarawan hindi bilang mga electron cloud, ngunit bilang mga tuwid na linya o wedges, depende sa spatial na oryentasyon ng orbital. Ang ganitong eskematiko na representasyon ay ginagamit kapag nagsusulat ng stereochemical (spatial) na mga formula ng mga molekula.

Transition mula sa orbital model (a) sa spatial formula (b).

Gamit ang halimbawa ng isang molekulang methane, ipinapakita ang mga three-dimensional na modelo at isang spatial (stereochemical) na formula ng isang molekula na may sp 3 -carbon atom.

Modelo ng methane molecule

sp 3 - Ang hybridized na estado ay katangian ng isang atom kung ang kabuuan ng bilang ng mga atom na nauugnay dito at ang bilang ng mga hindi nakabahaging pares ng elektron nito ay 4.

Ang carbon sa sp 3 hybrid na estado ay matatagpuan sa isang simpleng sangkap - brilyante. Ang estado na ito ay tipikal para sa C, N, O, atbp. mga atomo na konektado sa iba pang mga atom sa pamamagitan ng iisang bono (sp 3 -atoms ay naka-highlight sa pula):

Sa H4,R C H 3 , N H 3 , R N H2, H2 O, R O H, R2 O;

pati na rin ang mga anion tulad ng:

R3 C: - , R O - .

Ang isang kinahinatnan ng tetrahedral na istraktura ng sp 3 atom ay ang posibilidad ng pagkakaroon ng dalawang optical stereoisomer sa isang compound na naglalaman ng naturang atom na may apat na magkakaibang mga substituent (Vant Hoff, Le Bel, 1874).

3.3.2. sp 2 -Hybridization (plane-trigonal).

Isa s- at dalawa p Ang mga orbital ay naghahalo at bumubuo tatlo katumbas sp 2-hybrid orbitals na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120° (na-highlight sa asul). Maaari silang bumuo ng tatlong s-bond. Pangatlo R-orbital ay nananatiling unhybridized at naka-orient patayo sa eroplano ng lokasyon ng hybrid orbitals. Ito R Ang -AO ay kasangkot sa pagbuo ng p-bond.

Para sa mga elemento ng 2nd period, ang proseso sp Ang 2-hybridization ay nangyayari ayon sa scheme:

2s + 2p x + 2p y = 3 (2sp 2) 2p z -AO ay hindi kasama sa hybridization.

Upang ilarawan ang spatial na istraktura ng mga atom sa estado ng sp 2, ang parehong mga diskarte ay ginagamit tulad ng sa kaso ng mga sp 3 atoms:

Ang paglipat mula sa orbital na modelo ng isang atom sa sp 2 -hybridized na estado (a) patungo sa spatial na formula (b). Ang istraktura ng mga molekula na may sp 2 atoms ay makikita sa kanilang mga modelo:

Mga modelo ng molekula ng ethylene

sp 2 - Ang hybridized na estado ay katangian ng isang atom kung ang kabuuan ng bilang ng mga atom na nauugnay dito at ang bilang ng mga hindi nakabahaging pares ng elektron nito ay katumbas ng3

Ang carbon sa sp 2 -hybrid na estado ay bumubuo ng isang simpleng substance na grapayt. Ang estado na ito ay tipikal para sa mga atomo ng C, N, O, atbp. na may double bond (sp 2 -atoms ay naka-highlight sa pula):

H2 C=C H2, H2 C=C HR, R2 C=N R, R- N=N-R, R2 C=O, R- N=O,

at para din sa mga cation ng uri

R3 C+ at mga libreng radical R 3 C · .

Konsepto ng hybridization

Ang konsepto ng hybridization ng valence atomic orbitals ay iminungkahi ng Amerikanong chemist na si Linus Pauling na sagutin ang tanong kung bakit, kung ang gitnang atom ay may iba't ibang (s, p, d) valence orbitals, ang mga bono na nabuo nito sa polyatomic molecule na may parehong ligand ay katumbas ng kanilang enerhiya at spatial na katangian. .

Ang mga ideya tungkol sa hybridization ay sentro ng paraan ng valence bonds. Ang hybridization mismo ay hindi isang tunay na pisikal na proseso, ngunit isang maginhawang modelo lamang na ginagawang posible na ipaliwanag ang elektronikong istraktura ng mga molekula, lalo na, mga hypothetical na pagbabago ng mga atomic orbital sa panahon ng pagbuo ng isang covalent chemical bond, lalo na, ang pagkakahanay ng kemikal. mga haba ng bono at mga anggulo ng bono sa isang molekula.

Ang konsepto ng hybridization ay matagumpay na nailapat sa husay na paglalarawan ng mga simpleng molekula, ngunit kalaunan ay pinalawak sa mas kumplikadong mga. Hindi tulad ng teorya ng molecular orbitals, hindi ito mahigpit na quantitative, halimbawa, hindi nito mahulaan ang photoelectron spectra ng kahit na simpleng mga molekula gaya ng tubig. Ito ay kasalukuyang ginagamit pangunahin para sa mga layuning metodolohikal at sa sintetikong organikong kimika.

Ang prinsipyong ito ay makikita sa teorya ng Gillespie-Nyholm ng pagtanggi ng mga pares ng elektron. Ang una at pinakamahalagang tuntunin na binuo bilang mga sumusunod:

"Ang mga pares ng elektroniko ay kumukuha ng gayong pag-aayos sa valence shell ng atom, kung saan sila ay malayo sa isa't isa hangga't maaari, iyon ay, ang mga pares ng elektron ay kumikilos na parang nagtataboy sa isa't isa."

Ang pangalawang panuntunan ay iyon "lahat ng mga pares ng elektron na kasama sa valence electron shell ay itinuturing na matatagpuan sa parehong distansya mula sa nucleus".

Mga uri ng hybridization

sp hybridization

Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at isang p-orbital. Dalawang katumbas na sp-atomic orbital ang nabuo, na matatagpuan nang linear sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng carbon atom. Ang dalawang natitirang non-hybrid p-orbitals ay matatagpuan sa magkabilang patayo na mga eroplano at lumalahok sa pagbuo ng mga π-bond, o inookupahan ng mga nag-iisang pares ng mga electron.

sp 2 hybridization

Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at dalawang p-orbital. Ang tatlong hybrid na orbital ay nabuo gamit ang mga palakol na matatagpuan sa parehong eroplano at nakadirekta sa mga vertices ng tatsulok sa isang anggulo ng 120 degrees. Ang non-hybrid p-atomic orbital ay patayo sa eroplano at, bilang panuntunan, nakikilahok sa pagbuo ng mga π-bond.

sp 3 hybridization

Nangyayari kapag pinaghahalo ang isang s- at tatlong p-orbital, na bumubuo ng apat na sp3-hybrid na orbital na may pantay na hugis at enerhiya. Maaari silang bumuo ng apat na σ-bond sa ibang mga atomo o mapuno ng nag-iisang pares ng mga electron.

Ang mga axes ng sp3-hybrid orbitals ay nakadirekta sa mga vertices ng isang regular na tetrahedron. Ang tetrahedral angle sa pagitan ng mga ito ay 109°28", na tumutugma sa pinakamababang electron repulsion energy. Ang mga orbital ng Sp3 ay maaari ding bumuo ng apat na σ-bond sa iba pang mga atomo o punuin ng mga hindi nakabahaging pares ng mga electron.

Hybridization at molecular geometry

Ang mga ideya tungkol sa hybridization ng atomic orbitals ay sumasailalim sa Gillespie-Nyholm theory ng repulsion ng mga pares ng elektron. Ang bawat uri ng hybridization ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na spatial na oryentasyon ng mga hybrid na orbital ng gitnang atom, na nagpapahintulot na ito ay magamit bilang batayan ng mga stereochemical na konsepto sa inorganic na kimika.

Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga halimbawa ng pagsusulatan sa pagitan ng mga pinakakaraniwang uri ng hybridization at ang geometriko na istraktura ng mga molekula, sa pag-aakalang ang lahat ng mga hybrid na orbital ay nakikilahok sa pagbuo ng mga kemikal na bono (walang mga hindi nakabahaging pares ng elektron).

Uri ng hybridization	Numero mga hybrid na orbital	Geometry	Istruktura	Mga halimbawa
sp	2	Linear		BeF 2 , CO 2 , NO 2 +
sp 2	3	tatsulok		BF 3, NO 3 -, CO 3 2-
sp 3	4	tetrahedral		CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 +
dsp2	4	patag na parisukat		Ni(CO) 4 , XeF 4
sp 3 d	5	Hexahedral		PCl 5 , AsF 5
sp 3 d 2	6	Octahedral		SF 6 , Fe(CN) 6 3- , CoF 6 3-

Mga link

Panitikan

• Pauling L. Ang likas na katangian ng chemical bond / Per. mula sa Ingles. M. E. Dyatkina. Ed. ang prof. Oo. K. Syrkina. - M.; L.: Goshimizdat, 1947. - 440 p.
• Pauling L. Pangkalahatang kimika. Per. mula sa Ingles. - M .: Mir, 1974. - 846 p.
• Minkin V. I., Simkin B. Ya., Minyaev R. M. Teorya ng istraktura ng mga molekula. - Rostov-on-Don: Phoenix, 1997. - S. 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
• Gillespie R. Geometry ng mga molekula / Per. mula sa Ingles. E. Z. Zasorina at V. S. Mastryukov, ed. Yu. A. Pentina. - M .: Mir, 1975. - 278 p.

Tingnan din

Mga Tala

Wikimedia Foundation. 2010 .

Ang pinakakaraniwang hybridization ay sp, sp 2 , sp 3 at sp 3 d 2 . Ang bawat uri ng hybridization ay tumutugma sa isang tiyak na spatial na istraktura ng mga molekula ng sangkap.

sp hybridization. Ang ganitong uri ng hybridization ay sinusunod kapag ang isang atom ay bumubuo ng dalawang mga bono dahil sa mga electron na matatagpuan sa s-orbital at sa parehong p-orbital (ng parehong antas ng enerhiya). Sa kasong ito, dalawang hybrid q-orbital ang nabuo, na nakadirekta sa magkasalungat na direksyon sa isang anggulo na 180 º (Larawan 22).

kanin. 22. Scheme ng sp-hybridization

Sa panahon ng sp-hybridization, ang mga linear na triatomic na molekula ng uri ng AB 2 ay nabuo, kung saan ang A ay ang gitnang atom, kung saan nangyayari ang hybridization, at ang B ay ang mga nakakabit na atomo, kung saan ang hybridization ay hindi nangyayari. Ang ganitong mga molekula ay nabuo sa pamamagitan ng mga atomo ng beryllium, magnesium, pati na rin ang mga carbon atom sa acetylene (C 2 H 2) at carbon dioxide (CO 2).

Halimbawa 5 Ipaliwanag ang chemical bond sa BeH 2 at BeF 2 molecule at ang istraktura ng mga molecule na ito.

Desisyon. Ang mga atomo ng Beryllium sa normal na estado ay hindi bumubuo ng mga bono ng kemikal, dahil walang mga hindi magkapares na electron (2s 2). Sa nasasabik na estado (2s 1 2p 1), ang mga electron ay nasa iba't ibang mga orbital; samakatuwid, kapag ang mga bono ay nabuo, ang sp hybridization ay nangyayari ayon sa scheme na ipinapakita sa Fig. 22. Dalawang hydrogen o fluorine atoms ang nakakabit sa dalawang hybrid na orbital, gaya ng ipinapakita sa fig. 23.

1) 2)

kanin. 23. Scheme ng pagbuo ng mga molecule BeH 2 (1) at BeF 2 (2)

Ang mga resultang molekula ay linear, ang anggulo ng bono ay 180º.

Halimbawa 6 Ayon sa pang-eksperimentong data, ang molekula ng CO 2 ay linear, at ang parehong mga bono ng carbon na may oxygen ay pareho ang haba (0.116 nm) at enerhiya (800 kJ / mol). Paano ipinaliwanag ang data na ito?

Desisyon. Ang mga datos na ito sa molekula ng carbon dioxide ay ipinaliwanag ng sumusunod na modelo ng pagbuo nito.

Ang carbon atom ay bumubuo ng mga bono sa isang nasasabik na estado kung saan mayroon itong apat na hindi magkapares na mga electron: 2s 1 2p 3 . Kapag nabuo ang mga bono, nangyayari ang sp hybridization ng mga orbital. Ang mga hybrid na orbital ay nakadirekta sa isang tuwid na linya sa magkasalungat na direksyon mula sa atomic nucleus, at ang natitirang dalawang purong (non-hybrid) p-orbitals ay matatagpuan patayo sa isa't isa at sa mga hybrid na orbital. Ang lahat ng orbital (hybrid at non-hybrid) ay naglalaman ng isang hindi pares na electron.

Ang bawat oxygen atom, na mayroong dalawang hindi magkapares na electron sa dalawang magkaparehong patayo na p-orbital, ay nakakabit sa isang carbon atom na may s-bond at isang p-bond: isang s-bond ay nabuo na may partisipasyon ng isang hybrid na carbon orbital, at ang isang p-bond ay nabuo sa pamamagitan ng magkakapatong na mga purong p-orbital ng mga carbon atom at oxygen. Ang pagbuo ng mga bono sa isang molekula ng CO 2 ay ipinapakita sa Fig. 24.

kanin. 24. Scheme ng pagbuo ng CO 2 molecule

Ang multiplicity ng bono na katumbas ng dalawa ay nagpapaliwanag ng higit na lakas ng bono, at ipinapaliwanag ng sp hybridization ang linear na istraktura ng molekula.

Ang paghahalo ng isa s at dalawang p orbital ay tinatawag sp 2 hybridization. Sa hybridization na ito, nakuha ang tatlong katumbas na q-orbitals, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120º (Larawan 25).

kanin. 25. Scheme ng sp 2 hybridization

Ang mga molekula ng uri ng AB 3 na nabuo sa panahon ng hybridization na ito ay may hugis ng isang patag na regular na tatsulok na may mga A atomo sa gitna at mga B na atom sa mga vertice nito. Ang ganitong hybridization ay nangyayari sa mga atomo ng boron at iba pang mga elemento ng ikatlong pangkat at sa mga atomo ng carbon sa molekula ng C 2 H 4 at sa CO 3 2- ion.

Halimbawa 7 Ipaliwanag ang pagbuo ng mga bono ng kemikal sa molekula ng ВН 3 at ang istraktura nito.

Desisyon. Ipinapahiwatig ng mga eksperimentong pag-aaral na sa molekula ng BH 3 ang lahat ng tatlong B–H na mga bono ay matatagpuan sa parehong eroplano, ang mga anggulo sa pagitan ng mga bono ay 120º. Ang istrukturang ito ng molekula ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga valence orbital na inookupahan ng mga hindi magkapares na electron (2s 1 2p 2) ay pinaghalo sa boron atom sa isang nasasabik na estado at ito ay bumubuo ng mga bono sa sp 2 hybrid orbitals. Ang diagram ng molekula ng VN 3 ay ipinapakita sa Fig. 26.

kanin. 26. Scheme ng pagbuo ng ВН 3 molecule

Kung ang isang s- at tatlong p-orbital ay lumahok sa hybridization ( sp 3 hybridization), pagkatapos bilang isang resulta ay nabuo ang apat na hybrid na orbital, na nakadirekta patungo sa mga vertices ng tetrahedron, i.e. naka-orient sa mga anggulo na 109º28¢ (~109.5º) sa bawat isa. Ang mga nagresultang molekula ay may istrakturang tetrahedral. Ang hybridization ng ganitong uri ay nagpapaliwanag sa istraktura ng saturated hydrocarbons, carbon compounds na may halogens, maraming silicon compound, ang ammonium cation NH 4 +, atbp. Ang isang klasikong halimbawa ng hybridization na ito ay ang methane molecule CH 4 (Fig. 27)

kanin. 27. Scheme ng pagbuo ng mga bono ng kemikal sa molekula ng CH 4

Kung ang isang s-, tatlong p- at dalawang d-orbital ay lumahok sa hybridization ( sp 3 d 2 - hybridization), pagkatapos ay lumitaw ang anim na hybrid na orbital, na nakadirekta sa mga vertices ng octahedron, i.e. naka-orient sa 90º anggulo sa bawat isa. Ang mga resultang molekula ay may octahedral na istraktura. Ang hybridization ng ganitong uri ay nagpapaliwanag sa istraktura ng mga compound ng sulfur, selenium at tellurium na may mga halogens, halimbawa, SF 6 at SeF 6, at maraming kumplikadong mga ion: 2–, 3–, atbp. Sa fig. 28 ay nagpapakita ng pagbuo ng isang sulfur hexafluoride molecule.

kanin. 28. Scheme ng SF 6 molecule

Ang mga kemikal na bono na kinasasangkutan ng mga hybrid na orbital ay napakalakas. Kung ang enerhiya ng s-bond na nabuo ng "purong" s-orbitals ay kukunin bilang pagkakaisa, kung gayon ang enerhiya ng bono sa panahon ng sp hybridization ay magiging 1.43, na may sp 2 hybridization 1.99, na may sp 3 hybridization 2.00, at may sp 3 d 2 hybridization 2.92 . Ang pagtaas ng lakas ng bono ay ipinaliwanag ng mas kumpletong pagsasanib ng mga hybrid na orbital na may mga hindi hybrid sa panahon ng pagbuo ng isang kemikal na bono.

Bilang karagdagan sa mga uri ng hybridization na isinasaalang-alang, ang sp 2 d, sp 3 d, sp 3 d 3, sp 3 d 3 at iba pang hybridization ay nangyayari sa mga kemikal na compound. Sa sp 2 d-hybridization, ang mga molekula at ion ay may isang parisukat na hugis, na may sp 3 d-hybridization, mayroon silang hugis ng isang trigonal bipyramid, at may sp 3 d 3 hybridization, isang pentagonal bipyramid. Ang iba pang mga uri ng hybridization ay bihira.

Halimbawa 8 Ang mga equation ng dalawang magkatulad na reaksyon ay ibinigay:

1) CF 4 + 2HF = H 2 CF 6; 2) SiF 4 + 2HF = H 2 SiF 6

Alin sa kanila ang imposible mula sa punto ng view ng pagbuo ng mga kemikal na bono?

Desisyon. Para sa pagbuo ng H 2 CF 6, kinakailangan ang sp 3 d 2 hybridization, ngunit sa carbon atom, ang mga valence electron ay nasa pangalawang antas ng enerhiya, kung saan walang mga d-orbital. Samakatuwid, ang unang reaksyon ay sa prinsipyo imposible. Ang pangalawang reaksyon ay posible dahil ang sp 3 d 2 hybridization ay posible sa silikon.

Marami tayong naririnig tungkol sa mga hybrid. Sinasabi ng mga pelikula at libro ang tungkol sa kanila, at isinasaalang-alang din sila ng agham. Sa unang dalawang pinagmumulan, ang mga hybrid ay lubhang mapanganib na mga nilalang. Maaari silang magdala ng maraming kasamaan. Ngunit ang hybridization ay hindi palaging isang masamang bagay. Kadalasan ito ay mabuti.

Ang isang halimbawa ng hybridization ay ang bawat tao. Lahat tayo ay hybrid ng dalawang tao - ama at ina. Kaya, ang pagsasanib ng itlog at tamud ay isa ring uri ng hybridization. Ang mekanismong ito ang nagpapahintulot sa ebolusyon na sumulong. Sa kasong ito, mayroon ding hybridization na may negatibong palatandaan. Tingnan natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa pangkalahatan.

Pangkalahatang ideya ng hybridization

Gayunpaman, hindi lamang biology ang kinabibilangan ng konseptong ito. At hayaan sa pagpapakilala, ang isang halimbawa ay isinasaalang-alang sa mga hybrid bilang ganap na mga indibidwal ng isang hindi maunawaan na biological species. Gayunpaman, ang konseptong ito ay maaaring gamitin sa ibang mga agham. At ang kahulugan ng terminong ito ay medyo naiiba. Ngunit sa parehong oras, mayroon pa ring isang bagay na karaniwan. Ito ang salitang "unyon", na pinagsasama ang lahat ng posibleng kahulugan ng terminong ito.

Saan umiiral ang konseptong ito?

Ang terminong "hybridization" ay ginagamit sa isang bilang ng mga agham. At dahil ang karamihan sa kasalukuyang umiiral na mga disiplina ay nagsalubong, maaari nating ligtas na pag-usapan ang paggamit ng bawat kahulugan ng terminong ito sa anumang agham, sa isang paraan o iba pang konektado sa mga sangay ng natural na pananaliksik. Gayunpaman, ang terminong ito ay pinaka-aktibong ginagamit sa:

1. Biology. Dito nagmula ang konsepto ng hybrid. Bagaman, gaya ng dati, kapag lumipat mula sa agham patungo sa pang-araw-araw na buhay, mayroong ilang pagbaluktot ng mga katotohanan. Naiintindihan namin ang isang hybrid bilang isang indibidwal na nagreresulta mula sa pagtawid ng dalawang iba pang mga species. Bagama't hindi ito palaging nangyayari.
2. Chemistry. Ang konseptong ito ay nangangahulugan ng paghahalo ng ilang mga orbital - isang uri ng mga landas para sa paggalaw ng mga electron.
3. Biochemistry. Ang pangunahing konsepto dito ay ang hybridization ng DNA.

Tulad ng makikita mo, ang ikatlong punto ay nasa kantong ng dalawang agham. At ito ay ganap na normal na pagsasanay. Ang isa at ang parehong termino ay maaaring bumuo ng isang ganap na naiibang kahulugan sa junction ng dalawang agham. Tingnan natin ang konsepto ng hybridization sa mga agham na ito.

Ano ang hybrid?

Ang hybrid ay isang nilalang na lumabas sa proseso ng hybridization. Ang konseptong ito ay tumutukoy sa biology. Maaaring makuha ang mga hybrid sa pamamagitan ng pagkakataon at sa layunin. Sa unang kaso, maaari itong maging mga hayop na nilikha sa proseso ng pagsasama ng dalawang magkaibang species ng mga nilalang.

Halimbawa, pinag-uusapan nila kung paano nagkaroon ng mga anak ang mga pusa at aso na hindi kabilang sa kanila. Minsan ang mga hybrid ay sadyang nilikha. Halimbawa, kapag ang isang cherry ay nakakabit sa isang aprikot, nakikitungo kami sa isang espesyal na hybridization.

Hybridization sa biology

Ang biology ay isang kawili-wiling agham. At ang konsepto ng hybridization sa loob nito ay hindi gaanong kaakit-akit. Ang terminong ito ay tumutukoy sa kumbinasyon ng genetic na materyal ng iba't ibang mga cell sa isa. Maaari itong maging mga kinatawan ng isang species o ilang. Alinsunod dito, mayroong isang dibisyon sa naturang mga varieties ng hybridization.

• intraspecific hybridization. Ito ay kapag ang dalawang indibidwal ng parehong species ay lumikha ng isang inapo. Ang isang halimbawa ng intraspecific hybridization ay maaaring ituring na isang tao. Ito ay lumabas sa proseso ng pagsasama ng mga cell ng mikrobyo ng mga kinatawan ng isang biological species.
• Interspecific hybridization. Ito ay kapag magkatulad, ngunit kabilang sa iba't ibang species, ang mga hayop ay nag-interbreed. Halimbawa, isang hybrid ng isang kabayo at isang zebra.
• malayong hybridization. Ito ay kapag ang mga kinatawan ng hindi bababa sa isang species ay nag-interbreed, ngunit sa parehong oras ay hindi sila pinagsama ng mga ugnayan ng pamilya.

Ang bawat isa sa mga varieties ay nakakatulong hindi lamang sa ebolusyon. Ang mga siyentipiko ay aktibong sinusubukan ding tumawid sa iba't ibang uri ng mga buhay na nilalang. Ito ay pinakamahusay na gumagana sa mga halaman. Mayroong ilang mga dahilan para dito:

• iba't ibang bilang ng mga chromosome. Ang bawat species ay hindi lamang isang tiyak na bilang ng mga chromosome, kundi pati na rin isang hanay ng mga ito. Ang lahat ng ito ay pumipigil sa pagpaparami ng mga supling.
• Ang mga hybrid na halaman lamang ang maaaring magparami. At hindi palaging ganoon ang kaso.
• Ang mga halaman lamang ang maaaring maging polyploid. Para magparami ang isang halaman, dapat itong maging polyploid. Sa kaso ng mga hayop, ito ay tiyak na kamatayan.
• Posibilidad ng vegetative hybridization. Ito ay isang napaka-simple at maginhawang paraan upang lumikha ng mga hybrid ng ilang mga halaman.

Ito ang mga dahilan kung bakit mas madali at mas mahusay ang pagtawid sa dalawang halaman. Sa kaso ng mga hayop, marahil sa hinaharap posible na makamit ang posibilidad ng pagpaparami. Ngunit sa ngayon, ang opinyon ay itinuturing na opisyal sa biology na ang mga hybrid na hayop ay nawawalan ng kakayahang magparami, dahil ang mga indibidwal na ito ay genetically unstable. Samakatuwid, hindi alam kung ano ang maaaring humantong sa kanilang pagpaparami.

Mga uri ng hybridization sa biology

Ang biology ay isang medyo malawak na agham sa pagdadalubhasa nito. Mayroong dalawang uri ng hybridization na ibinibigay nito:

1. Genetic. Ito ay kapag ang dalawang selula ay ginawang isa na may natatanging hanay ng mga chromosome.
2. Biochemical. Ang isang halimbawa ng species na ito ay ang DNA hybridization. Ito ay kapag nagsasama-sama ang mga pantulong na nucleic acid upang bumuo ng isang DNA.

Maaaring hatiin sa higit pang mga varieties. Ngunit ginawa namin ito sa nakaraang subsection. Kaya, ang malayo at intraspecific na hybridization ay mga bahagi ng unang uri. At doon mas lumawak ang klasipikasyon.

Ang konsepto ng vegetative hybridization

Ang vegetative hybridization ay isang konsepto sa biology na nangangahulugang isang uri ng pagtawid ng dalawang halaman, kung saan ang bahagi ng isang species ay nag-ugat sa isa pa. Iyon ay, ang hybridization ay nangyayari dahil sa kumbinasyon ng dalawang magkaibang bahagi ng katawan. Oo, ito ay kung paano mailalarawan ang halaman. Pagkatapos ng lahat, mayroon din siyang sariling mga organo, pinagsama sa isang buong sistema. Samakatuwid, kung ang isang halaman ay tinatawag na isang organismo, walang masama doon.

Ang vegetative hybridization ay may isang bilang ng mga pakinabang. Ito ay:

• Kaginhawaan.
• pagiging simple.
• Kahusayan.
• Praktikal.

Ang mga pakinabang na ito ay gumagawa ng ganitong uri ng pagtawid na napakapopular sa mga hardinero. Mayroon ding isang bagay tulad ng somatic hybridization. Ito ay kapag hindi mga selulang mikrobyo ang tumatawid, ngunit somatic, o sa halip, ang kanilang mga protoplast. Ang paraan ng pagtawid na ito ay ginagawa kapag imposibleng lumikha ng hybrid sa pamamagitan ng karaniwang mga sekswal na paraan sa pagitan ng ilang mga halaman.

Hybridization sa kimika

Ngunit ngayon ay lilihis tayo ng kaunti mula sa biology at pag-uusapan ang tungkol sa isa pang agham. Sa kimika mayroong isang konsepto, ito ay tinatawag na "hybridization ng atomic orbitals". Ito ay isang napaka-komplikadong termino, ngunit kung naiintindihan mo nang kaunti ang tungkol sa kimika, kung gayon walang kumplikado tungkol dito. Una kailangan mong ipaliwanag kung ano ang isang orbital.

Ito ay isang uri ng landas kung saan gumagalaw ang elektron. Itinuro sa amin ito sa paaralan. At kung mangyari na ang mga orbital na ito ng iba't ibang uri ay halo-halong, isang hybrid ang nakuha. May tatlong uri ng phenomenon na tinatawag na "orbital hybridization". Ito ang mga varieties:

• sp hybridization - isa s at isa pang p orbital;
• sp 2 hybridization - isa s at dalawang p orbital;
• sp 3 hybridization - isa s at tatlong p orbital ay konektado.

Ang paksang ito ay medyo kumplikado upang pag-aralan, at dapat itong ituring na hindi mapaghihiwalay mula sa iba pang teorya. Bukod dito, ang konsepto ng hybridization ng mga orbital ay higit na nag-aalala sa katapusan ng paksang ito, at hindi sa simula. Pagkatapos ng lahat, kailangan mong pag-aralan ang mismong konsepto ng mga orbital, kung ano ang mga ito, at iba pa.

natuklasan

Kaya, nalaman namin ang mga kahulugan ng konsepto ng "hybridization". Ito ay lumalabas na sapat na kawili-wili. Para sa marami, ito ay isang pagtuklas na ang kimika ay mayroon ding ganitong konsepto. Ngunit kung hindi ito alam ng gayong mga tao, ano ang matututuhan nila? At kaya, mayroong pag-unlad. Mahalaga na huwag ihinto ang pagsasanay sa karunungan, dahil ito ay tiyak na magpapakita sa iyo sa magandang panig.