2 つの原子軌道が結合して新しい軌道を形成するプロセスは、ハイブリッド化として知られています。個々の軌道はエネルギーを再分配し、新しい軌道に同じエネルギーを与えます。このようにして形成された新しい軌道は、混成軌道として知られています。これらの混成軌道は、原子結合特性と分子構造を記述するために使用できます。同じレベルのエネルギーを持つ原子軌道は、ハイブリダイゼーションを実行します。エテンの混成はsp2混成であり、1つのs軌道と2つのp軌道の組み合わせの結果として形成され、3つのsp2混成軌道が形成されることを意味します。 sp2 ハイブリダイゼーションの別名は、トリゴナル ハイブリダイゼーションです。
ハイブリダイゼーションの種類
-
sp ハイブリダイゼーション
s軌道がp軌道と結合し、2つの新しい混成軌道が形成される場合、このタイプの混成はsp混成として知られています。その結果、結合角が 80 度の線状分子が形成されます。 sp ハイブリダイゼーションの別名は対角ハイブリダイゼーションです。新しい軌道は、同量の s および p 機能を共有します。
-
sp2 ハイブリダイゼーション
このタイプのハイブリダイゼーションでは、1 つの s 軌道と 2 つの p 軌道が結合して、3 つのハイブリッド軌道を形成します。 3 つの混成軌道は、それらの間の角度が 120 度の三角形の平面形状を持っています。作成されたすべての軌道は、33.33% の s 特性と 66.66% の p 特性を共有します。生成された新しい軌道は、sp2混成軌道として知られています。ホウ素の化合物は、この種のハイブリダイゼーションの例です。
-
sp3 ハイブリダイゼーション
sp3 ハイブリダイゼーションでは、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道が融合して 4 つの sp3 混成軌道を形成します。テトラヘドラル ハイブリダイゼーションとも呼ばれます。それらは互いに 109.28 度の角度を形成し、正四面体の 4 つの角を向いています。
-
sp3d ハイブリダイゼーション
sp3d ハイブリダイゼーションでは、1 つの s、3 つの p、および 1 つの d 軌道が結合され、同等のエネルギーを持つ 5 つの sp3d 軌道が形成されます。結果として得られる軌道は、三方両錐対称を持ちます。 3 つの混成軌道は、互いに 120 度の角度で傾いています。残りの 2 つは 90 度の角度で傾いており、軸軌道としても知られています。
-
sp3d2 ハイブリダイゼーション
6 つの混成軌道は、1 つの s、3 つの p、2 つの d 軌道によって形成されます。それらは互いに 90 度の角度で傾いており、八面体の角を向いています。
エテンのハイブリダイゼーション
エテンのハイブリダイゼーションは、sp2 ハイブリダイゼーションに分類されます。ここでは、1 つの s 軌道と 2 つの p 軌道が混合されて、3 つの sp2 混成軌道が形成されます。形成された 3 つの軌道は、同じ形とエネルギー レベルを持ちます。このように形成された各混成軌道は、s の 1/3 文字と p の 2/3 文字を持ちます。これらの軌道は 120 度の角度で傾いており、三角形の平面形状をしています。エテンは、2 つの CH と 4 つの H 分子で構成されています。エテンは炭素原子間に二重結合を作ります。
必要な数の結合を形成するには、炭素原子が 2s2 ペアの 1 つを 2pz 軌道に入れる必要があります。 CH2=CH2 結合が形成されると、炭素原子は励起状態になり、結合を形成するのに 1 つの電子しか必要としません。これを達成するために、2s2 軌道からの電子が 2pz 軌道にシフトして、4 つの不対電子が提供されます。炭素が基底状態にあるとき、電子配置は (1s2 2s2 2p1 2p1) になります。ただし、興奮状態では、その構成は (1s2 2s1 2px12py1 2pz1) に変わります。
エテンの形
sp2 軌道は、エテンの形状を決定します。これらの軌道はすべて同じ平面にあり、p軌道は直角です。結合の構築後、分子内のすべてのシグマ結合も同じ平面にある必要があります。分子にねじれがある場合、軌道が互いに平行でなく、接触していないことを意味する可能性があり、パイ結合が切断される可能性があります。エテンは平面分子と言われています。
sp2 軌道は、互いに 120° の角度で並んでいます。 2 つの水素と 1 つの炭素原子が各炭素原子に結合しているため、わずかな変更が可能です。
結論:
ハイブリダイゼーションは、個々の原子のエネルギーを再分配する 2 つの軌道を結合して、同様のエネルギー レベルと形状を持つ新しいタイプの軌道を形成する現象です。これらの新しく形成された軌道は、混成軌道として知られています。ハイブリダイゼーション中、電子の代わりに軌道が混合されます。したがって、完全に満たされた、半分満たされた、または空の軌道でさえ、ハイブリダイゼーションに参加できます。すべての混成軌道には、大ローブと小ローブの 2 つのローブがあります。ボンドは大きなローブを使って作られています。エテンのハイブリダイゼーションは sp2 ハイブリダイゼーションです。 1 つの s 軌道と 2 つの p 軌道を使用して混成軌道を形成します。
