Εξηγήστε τον υβριδισμό Sp3 σε μεθάνιο

Το μεθάνιο είναι ένας κορεσμένος υδρογονάνθρακας που ανήκει στην οικογένεια των αλκανίων. Το μόριο έχει ένα άτομο άνθρακα στο κέντρο και τέσσερα ελεύθερα ηλεκτρόνια συνδεδεμένα με τα άτομα υδρογόνου. Ο χημικός τύπος του μεθανίου είναι «CH₄ ‘. Επιπλέον, κάθε άτομο άνθρακα αναλαμβάνει μόνο υβριδισμό sp. αφού οι άλλοι δύο υβριδισμοί δεν είναι συμβατοί με το να δίνουν στα ελεύθερα ηλεκτρόνια την ιδιότητα τετρασθενούς τους.

Υβριδισμός Sp σε μεθάνιο

Ο υβριδισμός είναι η διαδικασία όπου δύο ή περισσότερα τροχιακά του ίδιου κελύφους συγχωνεύονται μεταξύ τους και σχηματίζουν νέα τροχιακά της ίδιας ενέργειας στο κέλυφος. Ο υβριδισμός sp στο μεθάνιο μπορεί να αναφερθεί ως η διαδικασία όπου το μεθάνιο αναλαμβάνει τη διαδικασία επιτυχούς υβριδισμού.

Το άτομο του άνθρακα έχει συνολικά τέσσερις δεσμούς, έναν «2s» και τρεις «2p», ​​οι οποίοι καταλήγουν να δίνουν στο μεθάνιο 75% χαρακτηριστικά «p». Αυτό το αποτέλεσμα λαμβάνεται μόνο με υβριδισμό sp. Επιπλέον, οι ομολογίες αυτές δεν ολοκληρώνονται στο αρχικό στάδιο. Επιπλέον, αφού το μόριο του άνθρακα υβριδοποιηθεί, συνδέεται επίσης με τα άλλα τέσσερα μόρια υδρογόνου. Τα τροχιακά «s» του άνθρακα συγχωνεύονται με τα τροχιακά «p» του υδρογόνου σε κάθε δεσμό, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίων μεθανίου.

Γιατί το μεθάνιο αναλαμβάνει τον υβριδισμό;

Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα μιας ανισορροπίας στα επίπεδα δραστηριότητας των ηλεκτρονίων του ατόμου άνθρακα του μεθανίου. Τα τροχιακά s και p συνδυάζονται για να δημιουργήσουν υβριδικά τροχιακά για να εξισορροπήσουν αυτά τα ενεργειακά επίπεδα. Αυτό του επιτρέπει επίσης να διατηρεί ηλεκτρόνια και να παραμένει κατάλληλα σταθερό στα τροχιακά του. Τοποθετεί το μόριο του ατόμου άνθρακα σε μια υβριδική στάση και του επιτρέπει να ενσωματωθεί, σαν να επιτρέπει σε δύο τροχιακά να μοιράζονται τον ίδιο φυσικό χώρο.

Πώς υβριδοποιείται το μεθάνιο;

Δεδομένου ότι οι δύο εναλλακτικοί τύποι υβριδισμού, sp και sp, δεν επιτρέπουν στον άνθρακα να δημιουργήσει δεσμούς τεσσάρων σίγμα, παράγει μόνο υβριδισμό sp όπως στην ανάπτυξη του CH₄ .

Επιπλέον, ο υβριδισμός στο μεθάνιο δεν αφήνει επίσης μη υβριδισμένα τροχιακά. Επίσης, ο υβριδισμός είναι ο βασικός παράγοντας από τον οποίο εξαρτάται το σχήμα των μορίων μεθανίου.

Ποιο είναι το σχήμα του υβριδισμού Sp3 στο μεθάνιο;

Ομοίως με οποιαδήποτε άλλα υβριδισμένα sp μόρια, το μεθάνιο σχηματίζει επίσης το τετραεδρικό σχήμα. Σε αυτό το σχήμα, κάθε υβριδικό τροχιακό ενός ατόμου άνθρακα τοποθετείται σε 109,5 μοίρες από τον άξονα του άνθρακα. Απωθούν ο ένας τον άλλον, αν και προσαρμόζονται και εγκαθίστανται σε διαφορετικές γωνίες (τέσσερις) ενός τετραέδρου. Αυτό μειώνει επίσης την καταπόνηση μεταξύ των τροχιακών. Επιπλέον, όλες οι πλευρές του τετραέδρου θα φαίνονται σαν ισόπλευρα τρίγωνα. Τέλος, το σχήμα δεν αλλοιώνεται ανεξάρτητα από το σχηματισμό δεσμού άνθρακα-υδρογόνου. Λόγω του σχήματός του, ο υβριδισμός του μεθανίου μπορεί επίσης να αναφέρεται ως «Τετραεδρικός υβριδισμός».

Συμπέρασμα

Μάθαμε διαφορετικές πτυχές του sp Hybridisation σε μεθάνιο από όλα τα παραπάνω. Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το μόριο άνθρακα του μεθανίου αναλαμβάνει sp υβριδισμό όπως και οποιοδήποτε άλλο άτομο άνθρακα. Στα οποία τρία τροχιακά «2p» επικαλύπτονται με ένα τροχιακό «2s». Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται τέσσερα νέα τροχιακά, τα οποία έχουν την ίδια ενέργεια. Αυτός ο υβριδισμός βοηθά τον άνθρακα να πάρει τέσσερα ελεύθερα ηλεκτρόνια που συνδέονται με το υδρογόνο και σχηματίζουν μεθάνιο. Λόγω της απώθησης μεταξύ των τροχιακών, καθιζάνουν όσο το δυνατόν πιο μακριά (στις γωνίες), με αποτέλεσμα το τετραεδρικό σχήμα του μορίου.