メタンは、アルカン族に属する飽和炭化水素です。分子には、中心に 1 つの炭素原子と、水素原子と結合した 4 つの自由電子があります。メタンの化学式は「CH4」 '。さらに、各炭素原子は sp ハイブリダイゼーションのみを行います。他の 2 つのハイブリダイゼーションは、自由電子に 4 価の特性を与えることと互換性がないためです。
メタンでのSpハイブリダイゼーション
ハイブリダイゼーションは、同じシェルの 2 つ以上の軌道が互いに融合し、シェル内に同じエネルギーの新しい軌道を形成するプロセスです。メタンにおける sp ハイブリダイゼーションは、メタンが成功したハイブリダイゼーションのプロセスを引き受けるプロセスと呼ぶことができます。
炭素原子には全体で 4 つの結合 (1 つの「2s」と 3 つの「2p」) があり、最終的にメタンに 75% の「p」特性を与えます。この結果は、sp ハイブリダイゼーションでのみ得られます。さらに、これらの結合は初期段階では完了していません。さらに、炭素分子がハイブリダイズした後、他の 4 つの水素分子とも結合します。炭素の「s」軌道は、各結合で水素の「p」軌道と合体し、メタン分子が形成されます。
なぜメタンはハイブリダイゼーションを行うのですか?
これは、メタンの炭素原子の電子の活動レベルの不均衡の結果として発生します。 s 軌道と p 軌道を組み合わせて混成軌道を作成し、これらのエネルギー レベルのバランスを取ります。これにより、電子を維持し、軌道で適切に安定したままにすることもできます。 2 つの軌道が同じ物理空間を共有するのと同じように、炭素原子の分子をハイブリッド姿勢に配置し、統合できるようにします。
メタンはどのようにハイブリッド化されますか?
代替の 2 種類のハイブリダイゼーション sp および sp では、炭素が 4 シグマ結合を生成できないため、CH4 の開発のように sp ハイブリダイゼーションのみが生成されます。 .
さらに、メタンでのハイブリダイゼーションでも、ハイブリダイゼーションされていない軌道は残りません。また、ハイブリダイゼーションは、メタン分子の形状が依存する重要な要素です。
メタンにおける Sp3 ハイブリダイゼーションの形状は?
他の sp 混成分子と同様に、メタンも四面体形状を形成します。この形状では、炭素原子の各混成軌道が炭素軸から 109.5 度の位置に配置されています。それらは互いに反発しますが、調整して四面体の異なる角 (4 つ) に落ち着きます。これにより、軌道間の歪みも軽減されます。さらに、四面体のすべての辺は正三角形のように見えます。最後に、形成される炭素-水素結合に関係なく、形状は変化しません。その形状から、メタンのハイブリダイゼーションは「四面体ハイブリダイゼーション」とも呼ばれます。
