Τι είναι ο υβριδισμός του αιθανίου;

Οι άνθρακες στο αιθάνιο περιλαμβάνουν τέσσερις δεσμούς διατεταγμένους με την τετραεδρική γεωμετρία. Επιπλέον, ο δεσμός άνθρακα έχει μήκος δεσμού 1,54 Å και δημιουργείται μέσω της επικάλυψης 1 sp3 τροχιακού από καθέναν από τους άνθρακες, ενώ οι έξι δεσμοί άνθρακα-υδρογόνου δημιουργούνται με επικαλύψεις ανάμεσα στα εναπομείναντα τροχιακά του sp3 στους δύο άνθρακες ως καθώς και τα τροχιακά 1s των ατόμων υδρογόνου. Περιστρέφονται ελεύθερα καθώς είναι φτιαγμένα με την επικάλυψη από άκρο σε άκρο δύο τροχιακών και είναι δεσμοί σίγμα στη φύση.

Στην περίπτωση του μορίου αιθανίου, αυτό δηλώνει ότι τα δύο μεθύλια, δηλαδή οι ομάδες CH3 μπορούν να απεικονιστούν ως δύο τροχοί σε μια πλήμνη, και καθένας από αυτούς περιστρέφεται ελεύθερα σε σχέση με άλλους.

Όπως το άτομο άνθρακα στο μεθάνιο, το κεντρικό άζωτο είναι sp3 υβριδισμένο σε αμμωνία. Στην περίπτωση του αζώτου, ωστόσο, υπάρχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους που πρέπει να ληφθούν υπόψη, πράγμα που σημαίνει ότι τρία από τα τέσσερα υβριδικά τροχιακά είναι μερικώς γεμάτα και είναι ικανά να συνδεθούν. Ενώ το τέταρτο καταλαμβάνεται πλήρως από ένα μη δεσμευτικό ζεύγος ηλεκτρονίων.

Επιπλέον, το αιθένιο, δηλαδή το C2H4 ή το αιθυλένιο, είναι ένας τύπος αερίου που παρασκευάζεται συνθετικά με τη διαδικασία πυρόλυσης με ατμό. Απελευθερώνεται στη φύση σε ίχνη από τα φυτά για την παροχή σημάτων για την ωρίμανση των καρπών τους. Επιπλέον, το αιθένιο περιλαμβάνει δύο sp2 υβριδισμένα άτομα άνθρακα. Αυτά συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς σίγμα και με δύο άτομα υδρογόνου το καθένα. Τα εναπομείναντα μη υβριδισμένα τροχιακά p στον άνθρακα δημιουργούν έναν δεσμό pi που παρέχει αντιδραστικότητα στο αιθένιο.

Τι είναι ο αιθάνιος;

Είναι μια χημική ένωση που είναι οργανικής φύσης και έχει χημικό τύπο. C2H6. Το αιθάνιο είναι άχρωμο καθώς και άοσμο στην τυπική θερμοκρασία. Όπως και πολλοί άλλοι υδρογονάνθρακες, το αιθάνιο απομονώνεται σε βιομηχανική κλίμακα από το φυσικό αέριο και με τη μορφή ενός πετροχημικού υποπροϊόντος της διύλισης πετρελαίου.

Χρησιμοποιείται κυρίως ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αιθυλενίου. Επιπλέον, οι σχετικές ενώσεις μπορούν να προσδιοριστούν με την αντικατάσταση ενός ατόμου υδρογόνου με κάποια άλλη λειτουργική ομάδα. Το τμήμα αιθανίου είναι γνωστό ως ομάδα αιθυλίου. Για παράδειγμα, μια ομάδα αιθυλίου που συνδέεται με μια ομάδα υδροξυλίου αποδίδει αιθανόλη, η οποία είναι η αλκοόλη που υπάρχει στα ποτά.

Υβριδισμός αιθανίου

Το αιθάνιο γενικά περιλαμβάνει δύο άτομα άνθρακα και έξι άτομα υδρογόνου. Ωστόσο, ο άνθρακας παραμένει το κεντρικό άτομο και τα τροχιακά του εμπλέκονται στη διαδικασία του υβριδισμού. Κατά τη διαδικασία παρασκευής του C2H6, τα τροχιακά 1s και τα τροχιακά px, py, καθώς και τα τροχιακά pz, υφίστανται υβριδισμό sp3. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό τεσσάρων υβριδοποιημένων τροχιακών για κάθε άτομο άνθρακα.

Ωστόσο, τα μοριακά υβριδικά τροχιακά δημιουργούν τώρα διαφορετικούς δεσμούς μεταξύ των ηλεκτρονίων. Από τα τέσσερα υβριδικά τροχιακά sp3, ένα υβριδικό τροχιακό ενός ατόμου άνθρακα επικαλύπτεται με ένα s-τροχιακό του ατόμου του υδρογόνου για το σχηματισμό τριών δεσμών σίγμα. Επιπλέον, το τελευταίο τροχιακό επικαλύπτεται με ένα τροχιακό sp3 άλλου ατόμου άνθρακα, δημιουργώντας έναν δεσμό σίγμα μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα.

Αναπαραστάσεις Αιθανίου

Το αιθάνιο είναι το απλούστερο μόριο που έχει δεσμό άνθρακα-άνθρακα. Στο αιθάνιο, δηλαδή στο CH3CH3, και οι δύο άνθρακες είναι υβριδισμένοι sp3, που σημαίνει ότι και οι δύο περιλαμβάνουν τέσσερις δεσμούς με την τετραεδρική γεωμετρία. Ένα τροχιακό sp3 ενός απλού ατόμου άνθρακα επικαλύπτεται από άκρο σε άκρο με ένα τροχιακό sp3 του δεύτερου ατόμου άνθρακα για να δημιουργήσει έναν δεσμό σ άνθρακα-άνθρακα.

Αυτή η τροχιακή επικάλυψη ορίζεται με τη χρήση του συμβολισμού. sp3(C)-sp3(C). Κάθε εναπομείναν υβριδικό τροχιακό sp3 επικαλύπτεται με το τροχιακό s ενός ατόμου υδρογόνου για τη δημιουργία δεσμών σ άνθρακα-υδρογόνου.

Ο δεσμός σ άνθρακα-άνθρακα έχει δεσμό με μήκος 154 pm, καθώς και δεσμό με ισχύ 377 kJ/mol. Οι δεσμοί σ άνθρακα-υδρογόνου είναι λίγο πιο αδύναμοι με ισχύ 421 kJ/mol από αυτή του μεθανίου. Επιπλέον, οι γωνίες του δεσμού C-C-H στο αιθάνιο είναι 111,2 μοίρες, και αυτό είναι σχεδόν αυτό που αναμένεται για τα τετραεδρικά μόρια.

Βασικά σημεία που πρέπει να θυμάστε

• Στο C2H6 ή το CH3CH3, τα τροχιακά 1s, καθώς και τα τροχιακά 3p:px, py και pz, εμπλέκονται στη διαδικασία υβριδισμού.
• Υπάρχει ένας σχηματισμός τεσσάρων τροχιακών που είναι υβριδισμένα sp3.
• Τη στιγμή του υβριδισμού του αιθανίου, δημιουργούνται τέσσερις παρόμοιοι δεσμοί σε τέλεια τετραεδρική γεωμετρία.

Συμπέρασμα

Στο αιθάνιο, παράγονται τέσσερα υβριδισμένα τροχιακά για κάθε άτομο άνθρακα. Επιπλέον, τη στιγμή της διαδικασίας προετοιμασίας του C2H6, το τροχιακό 1s, συμπεριλαμβανομένων των τροχιακών px, py, καθώς και pz, υφίσταται υβριδισμό sp3. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία τεσσάρων υβριδοποιημένων τροχιακών για κάθε άτομο άνθρακα. Υπάρχει κάποια υβριδοποίηση ερωτήσεων αιθανίου στο τέλος του άρθρου που θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε καλύτερα το θέμα.