Электроны вращаются вокруг своих атомов по орбитам. В теории валентных связей атомные орбитали одного атома могут перекрываться с орбиталями других атомов, образуя молекулу, создавая совершенно новые гибридные орбитали. Это явление известно как гибридизация. Определение гибридизации молекулы может помочь определить ее форму и структуру. Например, многие молекулы принимают форму, которая сводит к минимуму отталкивание между атомами и электронами, создавая форму, для поддержания которой требуется как можно меньше энергии. Знание типов форм, которые примет молекула при гибридизации, помогает исследователям лучше понять, как эта молекула может взаимодействовать с другими. Гибридизация влияет на типы связей, которые может образовывать молекула.
Определите типы связей в молекуле, сначала нарисовав химическую структуру молекулы. В частности, обратите внимание на количество одинарных, двойных и тройных связей, образующихся у каждого атома. Например, молекула диоксида углерода имеет две двойные связи. Молекула может быть представлена как O = C = O, где каждый атом кислорода создает двойную связь с центральным углеродом.
Гибридизация определяется с точки зрения sp-орбиталей. Буквы «s» и «p» обозначают форму орбитальных путей, по которым движутся электроны. Для s-орбиталей путь примерно круговой. Для p-орбиталей форма пути больше похожа на гантель, где электрон находится в основном в одной из двух областей, а не на круговой орбите.
Определите гибридизацию каждого атома, используя типы имеющихся связей. Отсутствие двойных связей указывает на гибридизацию sp3. Атом с одинарной двойной связью имеет гибридизацию sp2. Атом с двумя или более двойными связями или с одинарной тройной связью имеет гибридизацию sp.
Атом углерода в CO2 имеет две двойные связи, по одной с каждым атомом кислорода. Следовательно, гибридизация углерода sp.
Определите гибридизацию для других атомов в молекуле. Каждый атом кислорода в CO2 имеет одинарную двойную связь с углеродом. Следовательно, гибридизация каждого кислорода имеет вид sp2.
Найдите общую гибридизацию молекулы, определив гибридизацию центрального атома. В случае CO2 центральным атомом является углерод. Поскольку углерод имеет гибридизацию sp, тогда общая гибридизация молекулы будет sp.