炭素原子は励起されると sp³ ハイブリダイゼーションを起こします。しかし、メタン分子の合成により、炭素原子を囲む空間に四面体対称に整列した 4 つの半充填 sp³ 混成軌道が生じます。これらの sp³ 混成軌道のそれぞれが、1 つの水素原子との sp³-s 結合を作成します。その結果、4 つの水素原子が炭素と 4 つの σ 結合を形成します。ここで、このハイブリダイゼーションがどのように行われるか、またハイブリダイゼーション プロセスを完了するための要件は何かがわかります。この記事では、メタンがどのように混成されるかを説明し、メタンの混成について詳しく説明します。
ハイブリダイゼーションとは?
メタン ノートの混成によると、混成は 2 つの原子軌道をマージして新しいタイプの混成軌道を形成するプロセスです。原子が混ざり合っているため、これらの混成軌道は異なるエネルギー、形状などを持っています。
同じエネルギーレベルを示す原子軌道は、主に混成の原因です。それらのエネルギーが等しい場合、エネルギーが等しい場合、満たされた軌道と半分満たされた軌道の両方がハイブリダイゼーション プロセスに参加できます。このプロセスは、原子価結合理論の拡張とも呼ばれ、結合形成、結合エネルギー、および結合長を理解するのに役立ちます。
このプロセスによって形成される新しい軌道は、混成軌道と呼ばれます。これらの軌道は、分子の形状とさまざまな原子結合機能も定義します。
たとえば、炭素原子価殻の s - 軌道は、p 軌道の 3 つの原子価殻と結合して、4 つの単結合を生成します。したがって、この組み合わせは、4 つの sp³ ミックスの生成に役立ちます。炭素が 4 つの異なる原子と結合している場合、四面体配置で編成されます。
ハイブリダイゼーションの顕著な特徴
- ハイブリダイゼーションは、原子軌道のエネルギーが等しいときに発生します。
- 分子のハイブリダイゼーションが事前にわかっている場合、分子の形状を予測できます。
- 生成される軌道の数は、原子軌道の数と同じになります。
- ハイブリダイゼーションは単一の気体原子では起こりません。代わりに、絆形成中に発生します。
- ハイブリダイゼーションには、必ずしもすべての半分満たされた軌道が関与するわけではありません。満たされているがエネルギーがほとんどない軌道も、このプロセスに参加できます。
- 混成軌道の大きなローブは常に正です。同時に、反対側の小さい葉は常に負です。
ハイブリダイゼーションのさまざまな形態
- 線形:2 電子グループの相互作用により、軌道角 180° の sp ハイブリダイゼーションが発生します。
- 三方平面:三方平面混成は 3 つの電子によって形成され、120° 離れた軌道を持つ sp² 混成をもたらします。
- Tetrahedral:四面体混成には、109.5° の軌道角を持つ sp³ 混成があります。このハイブリダイゼーションには、4 電子グループが関与しています。
- 三方両錐:5 つの電子グループにより、軌道角が 90° と 120° の sp³d 混成が生じます。
- 八面体:八面体混成は、sp³d² 混成につながる 6 つの電子グループの結果であり、軌道は 90° 離れています。
ハイブリダイゼーション タイプを識別するためのルール
化学物質またはイオンのハイブリダイゼーションのタイプを決定するには、次の規則に従う必要があります。
- 価電子の総数を求めてください
- デュプレックスまたはオクテット デュプレックスの数を計算します
- 孤立電子対を見つける
軌道の数 =デュプレックスまたはオクテットの数 + 孤立電子対の数
- 電子の孤立電子対がない場合、軌道と分子は異なる形状になります。
sp 3 メタンのハイブリダイゼーション
原子価結合理論は、軌道混成と呼ばれる概念を使用します。たとえば、炭素の 4 つの価電子軌道 (1 つの 2s 軌道と 3 つの 2p 軌道) が組み合わさって (覚えておいてください:軌道は方程式によって定義されます)、4 つの同等の混成軌道を生成します。これらは、1つと3つのp軌道で構成されているため、sp³軌道として知られています。炭素上の 4 つの価電子のそれぞれが、単一の sp³ 軌道になります。その結果、4 つの不対電子が新しい電子配置で形成されます。
sp³ 軌道は、s 原子軌道と p 原子軌道の組み合わせです。電子は sp³ 混成軌道のそれぞれにとどまり、これらの電子は互いに引き合いません。
4 つの sp³ 混成軌道は、電子反発を最小限に抑えるために、炭素原子核をできるだけ遠くに一周します。これにより、VSPER によって予測される四面体構造が得られます。 「sp³ 混成炭素原子」は、メタンに存在する炭素原子です。
sp³ 混成体は、2 つの軌道の間で 109.28o の角度を形成する四面体の 4 つの角に大きなローブを持っています。
結論
ここでは、メタンのハイブリダイゼーション、メタンがどのようにハイブリダイズするか、メタンのハイブリダイゼーションで何が起こるかについてすべて学びました.メタン混成に関して言えば、コア炭素原子は sp³ 混成です。炭素の原子価殻では、1 つの 2s 軌道と 3 つの 2p 軌道が結合して、エネルギーと形状が等しい 4 つの sp³ 混成軌道を形成します。
