The penghibridan karbon melibatkan gabungan dua orbital atom tulen untuk membentuk baru molekul orbit "hibrid" dengan ciri-ciri sendiri. Pengertian orbit atom memberikan penjelasan yang lebih baik daripada konsep orbit sebelumnya, untuk membuat perkiraan di mana terdapat kemungkinan lebih besar untuk menemukan elektron di dalam atom.

Dengan kata lain, orbit atom adalah perwakilan mekanik kuantum untuk memberi idea mengenai kedudukan elektron atau pasangan elektron di kawasan tertentu di dalam atom, di mana setiap orbit ditentukan mengikut nilai bilangannya kuantum.

Nombor kuantum menggambarkan keadaan sistem (seperti elektron di dalam atom) pada waktu tertentu, melalui tenaga kepunyaan elektron (n), momentum sudut yang dijelaskan dalam gerakannya (l), momen magnet yang berkaitan (m) dan putaran elektron semasa bergerak di dalam atom.

Parameter ini unik untuk setiap elektron dalam orbit, oleh itu dua elektron tidak boleh mempunyai nilai yang sama dengan empat nombor kuantum, dan setiap orbital dapat ditempati oleh paling banyak dua elektron.

Apakah hibridisasi karbon?

Untuk menggambarkan hibridisasi karbon, harus diambil kira bahawa ciri-ciri setiap orbit (bentuknya, tenaga, ukuran, dll.) Bergantung pada konfigurasi elektronik yang dimiliki setiap atom.

Maksudnya, ciri-ciri setiap orbit bergantung pada susunan elektron di setiap "cangkang" atau aras: dari yang paling dekat dengan nukleus ke paling luar, juga dikenal sebagai cangkang valensi.

Elektron pada tahap paling luar adalah satu-satunya yang tersedia untuk membentuk ikatan. Oleh itu, apabila ikatan kimia terbentuk antara dua atom, pertindihan atau superposisi dua orbital (satu dari setiap atom) dihasilkan dan ini berkait rapat dengan geometri molekul.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, setiap orbital dapat diisi dengan maksimum dua elektron tetapi Prinsip Aufbau harus dipatuhi, dengan mana orbital diisi sesuai dengan tahap tenaga mereka (dari yang terkecil hingga yang terbesar), seperti yang ditunjukkan menunjukkan di bawah:

Dengan cara ini, pertama tahap 1 s diisi, kemudian 2 s, diikuti oleh 2 p dan seterusnya, bergantung pada berapa banyak elektron yang dimiliki atom atau ion.

Oleh itu, hibridisasi adalah fenomena yang sepadan dengan molekul, kerana setiap atom dapat menyumbang hanya orbital atom tulen (s, p, d, f) dan, kerana gabungan dua atau lebih orbital atom, jumlah yang sama orbital hibrid yang membenarkan hubungan antara unsur.

Jenis utama

Orbital atom mempunyai bentuk dan orientasi spasial yang berbeza, meningkat dalam kerumitan, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Diperhatikan bahawa hanya terdapat satu jenis orbital s (bentuk sfera), tiga jenis orbital p (bentuk lobular, di mana setiap lobus berorientasi pada paksi spasial), lima jenis orbit dital dan tujuh jenis orbital f, di mana setiap jenis orbit mempunyai tenaga yang sama seperti tenaga seumpamanya.

Atom karbon dalam keadaan tanahnya mempunyai enam elektron, yang konfigurasinya adalah 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Maksudnya, mereka harus menempati tahap 1 s (dua elektron), 2 s (dua elektron) dan sebagian 2p (dua elektron yang tersisa) mengikut Prinsip Aufbau.

Ini bermaksud bahawa atom karbon hanya mempunyai dua elektron yang tidak berpasangan pada orbit 2 p, tetapi dengan demikian tidak mungkin untuk menjelaskan pembentukan atau geometri molekul metana (CH ₄ ) atau yang lain yang lebih kompleks.

Oleh itu, untuk membentuk ikatan ini diperlukan hibridisasi orbital s dan p (dalam kes karbon), untuk menghasilkan orbital hibrid baru yang menjelaskan bahkan ikatan dua dan tiga, di mana elektron memperoleh konfigurasi yang paling stabil untuk pembentukan molekul. .

Hibridisasi sp

Hibridisasi sp ³ terdiri daripada pembentukan empat orbital "hibrida" dari orbital 2s, 2p _x , 2p _y dan 2p _z murni.

Oleh itu, terdapat penyusunan semula elektron pada tahap 2, di mana terdapat empat elektron yang tersedia untuk pembentukan empat ikatan dan mereka disusun secara selari untuk mempunyai lebih sedikit tenaga (kestabilan yang lebih besar).

Contohnya ialah molekul etilena (C ₂ H ₄ ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberikannya geometri segitiga satah.

Dalam kes ini, ikatan tunggal CH dan CC (kerana orbital sp ² ) dan ikatan berganda CC (kerana orbit p) dihasilkan untuk membentuk molekul yang paling stabil.

Hibridisasi sp

Melalui hibridisasi sp ² , tiga orbital "hibrid" dihasilkan dari orbital 2s tulen dan tiga orbital 2p tulen. Selanjutnya, orbital p tulen diperoleh yang mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan berganda (disebut pi: "π").

Contohnya ialah molekul etilena (C ₂ H ₄ ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberikannya geometri segitiga satah. Dalam kes ini, ikatan tunggal CH dan CC (kerana orbital sp ² ) dan ikatan berganda CC (kerana orbit p) dihasilkan untuk membentuk molekul yang paling stabil.