Когда атомы разделяют электроны с другими атомами, чтобы сформировать химические связи, орбитали, которые содержат электроны, участвующие в связывании, сливаются, образуя «гибридную» орбиталь. Количество образующихся гибридных орбиталей зависит от количества электронов, занимающих крайние орбитали, или так называемую валентную оболочку. Химики используют гибридные орбитали, чтобы объяснить, почему различные молекулы принимают определенные геометрические формы.
Изобразите точечную структуру Льюиса рассматриваемой молекулы. Обычно это включает определение количества валентных электронов, занимающих валентную оболочку для каждого атома в молекуле; установление одной связи, представляющей два электрона, между центральными атомами и всеми другими атомами; затем добавление двойных связей по мере необходимости, чтобы гарантировать, что каждый атом обладает или разделяет в общей сложности восемь электронов. Например, в четыреххлористом углероде или CCl4 углерод представляет собой центральный атом и приносит четыре электрона, поскольку он занимает группу 4A в периодической таблице; каждый атом хлора приносит по семь электронов, потому что он занимает группу 7А. Расположение, которое дает каждому атому в молекуле восемь электронов, включает одинарную связь между углерода и каждого из атомов хлора, и каждый атом хлора содержит еще шесть несвязывающих электроны.
Подсчитайте количество электронных доменов центрального атома в молекуле, отметив количество неспаренных электронов и связей на центральном атоме. Обратите внимание, что каждая одинарная, двойная или тройная связь считается одним электронным доменом. Неподеленная пара несвязывающих электронов также считается одним электронным доменом. Пример четыреххлористого углерода из шага 1 состоит из четырех одинарных связей с атомами хлора и нуля неподеленных пар электронов, таким образом, он содержит в общей сложности четыре электронных домена.
Определите гибридизацию атома, сопоставив количество электронных доменов, определенных на этапе 2, с соответствующей схемой гибридизации. Пять основных гибридов - это sp, sp2, sp3, sp3d и sp3d2, которые соответствуют двух, трех, четырех, пяти и шести электронным доменам соответственно. Четыреххлористый углерод с четырьмя электронными доменами демонстрирует схему гибридизации sp3. Это означает, что центральный атом содержит в общей сложности четыре гибридных орбитали, образованных комбинацией одной орбитали s-типа и трех орбиталей p-типа.