Υβριδισμός sp2

Ο υβριδισμός των p τροχιακών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την κατανόηση των μοριακών δομών και ιδιοτήτων . Ο υβριδισμός περιλαμβάνει ηλεκτρόνια στα τροχιακά s και p που αλληλεπιδρούν χημικά για να σχηματίσουν δεσμευτικά και μη δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων. Αυτές οι τροχιακές διατάξεις ταξινομούνται περαιτέρω ως υβριδισμός sp, sp3 και sp2. Ο υβριδισμός είναι η επικάλυψη ατομικών τροχιακών γύρω από έναν πυρήνα αφού τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε ένα διάγραμμα ενεργειακών επιπέδων, που συχνά ονομάζεται «ατομική τροχιακή συμβολή στα μοριακά τροχιακά». Ο αριθμός των AOCM ανά ενεργειακό επίπεδο καθορίζεται από τον αριθμό των τροχιακών s, p και d που είναι διαθέσιμα σε κάθε στοιχείο που εμπλέκεται σε έναν δεσμό.

υβριδισμός sp2: 

Μερικά άτομα έχουν περισσότερα από ένα άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα (όπως το CH4). Το δεύτερο H έχει μια επίσημη χρέωση +1 όταν συμβαίνει αυτό. Ένας υβριδισμός sp2 συμβαίνει όταν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων p μοιράζεται μεταξύ των δύο ατόμων Η.

Η επίσημη φόρτιση στο δεύτερο υδρογόνο δεν αλλάζει την ενέργεια του χημικού δεσμού επειδή μόνο ένα τροχιακό μπορεί να δεχθεί ζεύγη ηλεκτρονίων. Το προκύπτον ονομάζεται sp2 υβριδοποιημένο μόριο.

Τα υβρίδια sp2 είναι σημαντικά στην οργανική χημεία επειδή αντιπροσωπεύουν μοριακές δομές και αλληλεπιδράσεις , τόσο ομοιοπολικά (μόρια νερού) όσο και ιοντικά (αμινοξέα, στεροειδή, φωσφολιπίδια κ.λπ.).

Η ομάδα καρβονυλίου καταλαμβάνει το χαμηλότερο μη κατειλημμένο μοριακό τροχιακό επίπεδο. Δεν μπορεί να δεχτεί ένα μοναχικό ζεύγος από ένα γειτονικό άτομο και να σχηματίσει δεσμούς. Το μεμονωμένο ζεύγος ηλεκτρονίων μπορεί να μοιραστεί μόνο μεταξύ δύο ατόμων ή μορίων μέσω ενός υβριδισμένου δεσμού sp2.

 

Το πολύ υψηλότερο κατειλημμένο μοριακό τροχιακό για αυτό το μόριο υβριδοποιείται αμετάβλητα sp2. Σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια στο υψηλότερο κατειλημμένο τροχιακό αυτού του τετραεδρικού μορίου είναι όλα ζευγαρωμένα. Τα μόνα τροχιακά που μπορούν να δεχτούν το μοναχικό ζεύγος είναι ο τύπος υβριδισμού sp2. Ο τρίτος άνθρακας (δεν φαίνεται) έχει ένα μόνο ζεύγος που μπορεί να μοιραστεί με ένα άτομο οξυγόνου ή με ένα άλλο άτομο άνθρακα.

sp2 Υβριδισμός ακίνων:

Η ομάδα καρβονυλίου καταλαμβάνει το χαμηλότερο μη κατειλημμένο μοριακό τροχιακό επίπεδο. Δεν μπορεί να δεχτεί ένα μοναχικό ζεύγος από ένα γειτονικό άτομο και να σχηματίσει δεσμούς. Το μοναχικό ζεύγος μπορεί να μοιραστεί μόνο μεταξύ δύο ατόμων ή μορίων μέσω ενός δεσμού υβριδισμένου sp2.

  Το υψηλότερο κατειλημμένο μοριακό τροχιακό αυτού του μορίου είναι αμετάβλητα υβριδοποιημένο sp2, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια στο υψηλότερο κατειλημμένο τροχιακό αυτού του τετραεδρικού μορίου είναι όλα ζευγαρωμένα. Τα μόνα τροχιακά που μπορούν να δεχτούν το μοναχικό ζεύγος είναι ο τύπος υβριδισμού sp2. Ο τρίτος άνθρακας (δεν φαίνεται) έχει ένα μόνο ζεύγος που μπορεί να μοιραστεί με ένα άτομο οξυγόνου ή με ένα άλλο άτομο άνθρακα.

Το σχήμα του υβριδισμού sp2: 

Τα τροχιακά p έχουν γραμμική διάταξη με ελαφρώς θετικό λοβό και αρνητικό λοβός στο ένα άκρο. Αυτή η διάταξη που δεν έχει σχήμα καρδιάς ονομάζεται επίπεδη. Το σύμβολο για τον υβριδισμό sp2 αντιπροσωπεύει ένα επίπεδο (XY) από τα δύο επίπεδα που συνθέτουν ένα υβριδοποιημένο τροχιακό ζεύγος sp2.

Ιδιότητες υβριδισμού sp2:

Ένα υβριδισμένα τροχιακά sp2 έχουν γραμμικό σχήμα, το οποίο επιτρέπει σημαντική επικάλυψη με άλλα τροχιακά. Μία από τις πιο κοινές ιδιότητες των τροχιακών s, p και d είναι η ικανότητά τους να επικαλύπτονται σε διαφορετικές διαμορφώσεις που ονομάζονται επίπεδα μοριακών τροχιακών (MO).

 

υβριδισμένα μοριακά τροχιακά sp2 έχουν ορισμένες συγκεκριμένες ιδιότητες που τα καθιστούν πολύ χρήσιμα σε οργανικά χημεία:

 

• Η πυκνότητα των ηλεκτρονίων συγκεντρώνεται μεταξύ των πυρήνων των ατόμων ή των ομάδων που συνδέονται με τα p ατομικά τροχιακά.

• Επιτρέπει τη σημαντική επικάλυψη με ατομικά τροχιακά σε γειτονικά άτομα μέσω μιας διαδικασίας υβριδισμού, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό δεσμών σ (σίγμα) και π (pi). Οι δεσμοί σίγμα είναι οι δεσμοί που συγκρατούν τα μόρια μαζί.

• Τα υβριδισμένα τροχιακά εμφανίζουν συντονισμό, ένα φαινόμενο κατά το οποίο ένα ζεύγος ηλεκτρονίων μπορεί να κινηθεί μεταξύ δύο ισοδύναμων θέσεων χωρίς να παραβιάσει την κυματική τους λειτουργία κατανέμοντας το ζεύγος σε περισσότερες από μία θέσεις.

• Όπως τα τροχιακά p υπόκεινται στον κανόνα της οκτάδας, τα ηλεκτρόνια s και p παρουσιάζουν επίσης παρόμοια συμπεριφορά, όπου το πολύ οκτώ ηλεκτρόνια μπορούν να βρίσκονται σε οποιοδήποτε τροχιακό. Όπως και με τα d-τροχιακά, τα ηλεκτρόνια στα sp τροχιακά παρουσιάζουν σύζευξη σπιν-τροχιάς. Ο υβριδισμός sp2 επιτρέπει την ύπαρξη ενός μη ζευγαρωμένου ηλεκτρονίου.

Μοριακά τροχιακά: 

Η περιγραφή των μοριακών τροχιακών είναι δύσκολη, ειδικά όταν είναι μη δεσμευτικά επίπεδα. Ένας δεσμός έχει σταθερό σχήμα και ενέργεια, η οποία δεν μπορεί να αλλάξει αφού σχηματιστεί. Αντίθετα, τα τροχιακά που περιγράφονται εδώ μπορούν να τοποθετηθούν σε πολλά διαφορετικά πιθανά σχήματα. Αυτά τα σχήματα είναι μαθηματικά κατασκευάσματα. Τα ίδια τα εικονικά τροχιακά δεν είναι τόσο εύκολο να εξηγηθούν επειδή είναι πολύ περίεργοι χώροι που αψηφούν τη συμβατική γεωμετρία και τους κανόνες του τρισδιάστατου χώρου.

 

Το σχήμα των τροχιακών ενός μορίου περιγράφεται ως προς τα στοιχεία συμμετρίας τους και Ο υβριδισμός ζευγών ηλεκτρονίων σε επιμέρους τροχιακούς τομείς. Αυτές οι περιγραφές συχνά μοιάζουν με μαθηματικούς τύπους. Είναι επειδή τα μόρια και τα διάφορα σχήματά τους είναι μεγαλύτερα, πιο πολύπλοκα διαστημικά μόρια, τα οποία έχουν μοναδικά μαθηματικά.

Συμπέρασμα 

Ένας μεμονωμένος δεσμός δεν μπορεί να διαχωρίσει τα ηλεκτρόνια. Επομένως, είναι αδύνατο να περιμένουμε ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο s-τροχιακό. Έτσι, ένα υβριδοποιημένο μόριο sp2 έχει πάντα γραμμικό σχήμα. Το θεωρητικό τροχιακό θα έχει σφαιρικό σχήμα και κανένα μοριακό τροχιακό δεν είναι γραμμικό σε κανένα μόριο άνθρακα. Το υβριδοποιημένο μοριακό τροχιακό sp είναι γραμμικό επειδή τα s-τροχιακά είναι αυστηρά μη δεσμευμένα και δεν επικαλύπτονται με άλλα τροχιακά. Δεν υπάρχουν μόνα ηλεκτρόνια στον δεσμό του κατά τη διάρκεια ενός υβριδοποιημένου μορίου sp2.