Електрони обертаються навколо своїх атомів на орбітах. У теорії валентних зв’язків атомні орбіталі одного атома можуть перекриватися з орбіталями інших атомів, утворюючи молекулу, створюючи абсолютно нові, гібридні орбіталі. Це явище відоме як гібридизація. Визначення гібридизації молекули може допомогти визначити її форму та структуру. Наприклад, багато молекул осідають у формі, яка мінімізує величину відштовхування між атомами та електронами, створюючи форму, яка потребує якомога менше енергії для підтримання. Знання типів форми, яку буде мати молекула при гібридизації, допомагає дослідникам краще зрозуміти, як ця молекула може взаємодіяти з іншими. Гібридизація впливає на типи зв’язків, які може утворити молекула.
Визначте типи зв’язків у молекулі, спочатку намалювавши хімічну структуру молекули. Зокрема, зверніть увагу на кількість одинарних, подвійних та потрійних зв’язків, які утворює кожен атом. Наприклад, молекула вуглекислого газу має два подвійні зв’язки. Молекулу можна представити як O = C = O, де кожен атом кисню створює подвійний зв’язок із центральним вуглецем.
Гібридизація визначається з точки зору sp-орбіталей. "S" і "p" - це спосіб позначити форму орбітальних шляхів, по яких рухаються електрони. Для s-орбіталей шлях приблизно круговий. Для p орбіталей форма шляху більше нагадує гантель, причому електрон існує переважно в одній з двох областей, а не на круговій орбіті.
Визначте гібридизацію кожного атома, використовуючи типи присутніх зв’язків. Наявність подвійних зв’язків вказує на гібридизацію sp3. Атом з одинарним подвійним зв’язком має гібридизацію sp2. Атом з двома або більше подвійними зв’язками або з одним потрійним зв’язком має гібридизацію sp.
Атом вуглецю в СО2 має два подвійні зв’язки, по одному з кожним атомом кисню. Отже, гібридизація вуглецю є sp.
Визначте гібридизацію для інших атомів у молекулі. Кожен атом кисню в CO2 має єдиний подвійний зв’язок з вуглецем. Отже, гібридизація кожного кисню є sp2.
Знайдіть загальну гібридизацію молекули, визначивши центральний атом. У разі СО2 вуглець є центральним атомом. Оскільки вуглець має гібридизацію sp, то загальна гібридизація молекули sp.