ハイブリダイゼーションの定義
化学では、混成は、2 つの原子軌道を組み合わせて新しいタイプの混成軌道を作成するプロセスとして定義されます。まったく異なるエネルギー、形状などを持つ混成軌道の形成は、この混合の結果であることがよくあります。ハイブリダイゼーションは、主に同じエネルギー準位の原子軌道によって行われます。ただし、完全に満たされた軌道と半分満たされた軌道は、エネルギーが同等であれば、両方ともこのプロセスに参加できます。
ハイブリダイゼーションとは?
ハイブリダイゼーションとは、原子軌道が結合して新たにハイブリダイズした軌道を形成し、それが分子の形状と結合特性に影響を与えるという考えです。ハイブリダイゼーションも原子価結合理論の拡張であると言えます。この考えをさらに探求するために、3 種類の炭化水素化合物を利用して、sp3、sp2、および sp ハイブリダイゼーションを説明します。
ハイブリダイゼーションの特徴
ハイブリダイゼーションの次の特徴の一部を以下に示します-:
1.ハイブリダイゼーションは、同じ原子またはイオンに属する軌道が同様のエネルギーを持つ場合に発生します。
2.混成軌道の数は、混成プロセスに関与する軌道の数と同じです。
3.エネルギーと形状に関して、混成軌道は常に比較可能です。
4.純粋な原子軌道と比較して、混成軌道はより安定した結合を生成します。
5.ハイブリダイゼーションの目標は、最も対称性のある同等の軌道を作成することです。
6.ハイブリダイゼーションが実際に起こるかどうかは不明です。これは、分子が現実の世界でどのように振る舞うかを説明する理論です。
7.ハイブリッド軌道は、安定した配置を持ち、分子に適切な形状を提供するために、空間内で同じ望ましい方向に向けられます。
ハイブリダイゼーションの種類
ハイブリダイゼーションの種類
ハイブリダイゼーションの種類は次のとおりです:
1) (sp) ハイブリダイゼーション
sp ハイブリダイゼーションでは、1 つの s 軌道と 1 つの p 軌道が結合されて、線形構造と 180 度の結合角を持つ 2 つの sp 混成軌道が生成されます。
各 sp 混成軌道には、同じ割合の s および p 文字 (50% の s 文字と 50% の p 文字) があります。
たとえば、BeCl2 が形成されると、最初の原子は励起状態 2s12p1 になり、その後混成して 2 つの sp -混成軌道を生成します。これらの混成軌道が 2 つの塩素原子の 2 つの p 軌道と衝突すると、BeCl2 が形成されます。
2) (sp 2) ハイブリダイゼーション
1 つの s 軌道と 1 つの p 軌道が組み合わされて、三角形の平面形状と 120 度の結合角を持つ 3 つの sp2- 混成軌道が生成されます。これらの 3 つの混成軌道は同じ平面に留まり、互いに 120° の角度を形成します。混成軌道には、それぞれに 33.3% の「s」文字と 66.66% の「p」文字があります。
三角形の平面形はすべての分子に見られ、それを介して中心原子が他の 3 つの原子に接続され、sp2 ハイブリッド化されています
3) (sp 3) ハイブリダイゼーション
この混成では、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道が結合され、四面体構造を持つ 4 つの sp3 混成軌道が生成されます。これらは、従来の四面体の 4 つの角に向けられ、互いに 109°28' の角度を形成します。
sp3 混成軌道は、それらの間に 109.280 度の角度を持っています。
各 sp3 混成軌道には、25% の s 文字と 75% の p 文字が含まれています。
エタンとメタンは、sp3 ハイブリダイゼーションの 2 つの例です。
4) (sp 3d) ハイブリダイゼーション
1s、3p、および 1d 軌道の相互混合により、等しいエネルギーの 5 つの sp3d 混成軌道を生成することは、sp3d 混成として知られています。それらの形状は三角両錐です。
三方両錐体対称性は、s、p、および d 軌道を組み合わせることによって形成されます。
赤道軌道は、互いに 120° の角度で傾斜している水平面内の 3 つの混成軌道です。
軸軌道として知られる残りの 2 つの軌道は、赤道軌道に対して 90 度の垂直面にあります。
例として五塩化リンでのハイブリダイゼーション (PCl5)。
5) sp 3d2 ハイブリダイゼーション
sp3d ハイブリダイゼーションの 1s、3p、および 2d 軌道が混合されて、6 つの同一の sp3d2 ハイブリッド軌道が生成されます。
これらの 6 つの軌道は、八面体の角を目指しています。
それらは互いに 90 度の角度になっています。
結論
ハイブリダイゼーションは、原子間の結合だけでなく、分子の形状も説明します。ハイブリダイゼーションは、同じエネルギー レベルの 2 つ以上の別個の純粋な原子軌道を混合 (ハイブリッド化) して、2 つ以上の同一の混成原子軌道を生成するプロセスです。
ハイブリダイゼーションは、次の結果をもたらす可能性があるため、強力な進化の力と見なされます
(1) 参加集団間の種内遺伝的多様性の増加
(2) 新種の出現
(3) 遺伝的同化による種の絶滅
