3.2 Kovalenttisen sidoksen muodostuminen - hybridisaatioteoria Flashcards
(7 cards)
Miten hiiliatomin muodostama yksinkertainen kovalenttinen sidos muodostuu hybridisaatioteorian mukaan?
Hiiliatomin muodostama yksinkertainen kovalenttinen sidos muodostuu hybridisaatioteorian mukaan seuraavalla tavalla:
Ensin 2s-orbitaalin toinen elektroni siirtyy tyhjälle 2p-orbitaalille. Sen jälkeen yksi 2s-orbitaali ja kolme 2p-orbitaalia sulautuvat yhteen eli hybridisoituvat. Tällöin tapahtuu sp3-hybridisaatio, eli muodostuu neljä samanenergistä avaruudellista aluetta, joita kutsutaan sp3-hybridiorbitaaleiksi. Hiilen neljä ulkoelektronia levittäytyvät yksittäin näille neljälle sp3-hybridiorbitaalille. Täten nämä hybridiorbitaalit ovat negatiivisesti varautuneita, ja ne hylkivät toisiaan. Ne suuntautuvat mahdollisimman kauas toisistaan, jolloin sidoskulmaksi muodostuu 109,5 astetta (tetraedrinen suuntautuminen).
Miten metaanimolekyylin kukin C-H-sidos muodostuu?
Metaanimolekyylin kunkin C-H-sidoksen muodostuessa vetyatomin 1s-orbitaali ja hiiliatomin sp3-hybridiorbitaali sulautuvat osittain yhteen. Tällöin muodostuu vahva yksinkertainen kovalenttinen sidos, sigma-sidos.
Miten hiiliatomin muodostama kaksoissidos muodostuu hybridisaatioteorian mukaan?
Hiiliatomien välisen kaksoissidoksen muodostuminen selitetään hybridisaatioteorian mukaan sellaisella hiiliatomin hybridisaatiolla, jossa 2s-orbitaali ja kaksi 2p-orbitaalia sulautuvat yhteen eli hybridisoituvat. Näin muodostuu kolme samanenergistä avaruudellista aluetta, joita kutsutaan sp2-hybridiorbitaaleiksi. Nämä hybridiorbitaalit asettuvat mahdollisimman etäälle toisistaan, jolloin ne ovat samassa tasossa ja niiden väliset sidoskulmat ovat noin 120 astetta. Yksi hiilen 2p-orbitaali ei hybridisoidu, vaan jää kohtisuoraan sp2-hybridiorbitaaleja vasten. Hiilen neljä ulkoelektronia ovat siten kolmella sp2-hybridiorbitaalilla ja yhdellä 2p-orbitaalilla.
Miten eteenimolekyyli muodostuu?
Kun eteenimolekyyli muodostuu, hiiliatomin yksi sp2-hybridiorbitaali sulautuu osittain toisen hiiliatomin sp2-hybridiorbitaaliin. Tällöin hiiliatomien välille muodostuu sigma-sidos. Kummallekin hiiliatomille jää täten kaksi sp2-hybridiorbitaalia, joista kumpikin sulautuu vetyatomin s-orbitaaliin. Tällöin muodostuu neljä C-H-sidosta, jotka ovat sigma-sidoksia. Samalla hiiliatomien hybridisoitumattomat p-orbitaalit joutuvat niin lähelle toisiaan, että ne sulautuvat yhteen. Näin muodostuvaa sidosta kutsutaan pii-sidokseksi, ja se asettuu avaruudellisesti sigma-sidoksen ylä- ja alapuolelle.
Millainen on bentseenin elektronirakenne?
Bentseenin rakennekaavan perusteella sen voisi olettaa sisältävän konjugoituneita sidoksia eli vuorottelevia kaksoissidoksia ja yksinkertaisia sidoksia. Tosiasiassa jokainen renkaan hiiliatomien välinen sidos on samanlainen, ja niillä jokaisella on osittainen kaksoissidosluonne. Tämä selittyy hybridisoitumattomilla p-orbitaaleilla olevien pii-elektronien levittäytymisellä eli delokalisoitumisella renkaan kaikkien hiiliatomien käyttöön.
Bentseenirenkaan elektronirakenteesta seuraa, että renkaan keskiosan ylä- ja alapuolelle muodostuu pieni negatiivinen osittaisvaraus ja renkaan reunoille puolestaan pieni positiivinen osittaisvaraus.
Miten hiiliatomin muodostama kolmoissidos muodostuu hybridisaatioteorian mukaan?
Hiiliatomien välisen kolmoissidoksen muodostuminen selitetään sellaisella hybridisaatiolla, jossa hiiliatomin 2s-orbitaali ja yksi 2p-orbitaali sulautuvat yhteen eli hybridisoituvat. Tällöin muodostuu kaksi samanenergistä avaruudellista aluetta, joita kutsutaan sp-hybridiorbitaaleiksi. Nämä hybridiorbitaalit asettuvat mahdollisimman etäälle toisistaan, jolloin ne suuntautuvat vastakkaisiin suuntiin ja niiden väliset sidoskulmat ovat 180 astetta.
Kaksi hiilen 2p-orbitaalia ei hybridisoidu vaan ne jäävät kohtisuoraan sp-hybridiorbitaaleja ja toisiaan vasten. Hiilen neljä ulkoelektronia ovat kahdella sp-hybridiorbitaalilla ja kahdella p-orbitaalilla.
Miten etyynimolekyyli muodostuu?
Kun etyynimolekyyli muodostuu, hiiliatomin sp-hybridiorbitaali sulautuu osittain toisen hiiliatomin sp-hybridiorbitaaliin. Tällöin muodostuu hiiliatomien välinen sigma-sidos. Kummankin hiilen toinen sp-hybridiorbitaali sulautuu vetyatomin s-orbitaaliin, jolloin muodostuu kaksi C-H-sidosta (sigma-sidoksia). Samalla hiiliatomien hybridisoitumattomat p-orbitaalit joutuvat niin lähelle toisiaan, että ne sulautuvat yhteen. Tällöin muodostuu kaksi pii-sidosta, jotka asettuvat avaruudellisesti sigma-sidoksen ylä- ja alapuolelle kohtisuoraan toisiaan vasten.
