Den hybridiseringen av karbon involverer kombinasjonen av to rene atomorbitalene for å danne en ny molekylorbital "hybrid" har egne karaktertrekk. Forestillingen om atomomløp gir en bedre forklaring enn det forrige banebegrepet, for å etablere en tilnærming av hvor det er større sannsynlighet for å finne et elektron i et atom.

Med andre ord, en atombane er representasjonen av kvantemekanikken for å gi en ide om posisjonen til et elektron eller et par elektroner i et bestemt område i atomet, der hvert orbitalt er definert i henhold til verdiene på dets tall quantum.

Kvantetall beskriver tilstanden til et system (som for eksempel elektronet inne i atomet) i et gitt øyeblikk, gjennom energien som tilhører elektronet (n), det vinkelmomentum som det beskriver i sin bevegelse (l), det relaterte magnetiske momentet (m) og elektronets spinn når det beveger seg innenfor atom (er).

Disse parametrene er unike for hvert elektron i en bane, så to elektroner kan ikke ha nøyaktig de samme verdiene av de fire kvantetallene, og hver orbital kan opptas av høyst to elektroner.

Hva er karbonhybridisering?

For å beskrive hybridisering av karbon, må det tas med i betraktningen at egenskapene til hvert bane (dens form, energi, størrelse, etc.) er avhengig av den elektroniske konfigurasjonen som hvert atom har.

Det vil si at egenskapene til hver orbital avhenger av arrangementet av elektronene i hvert "skall" eller nivå: fra nærmest kjernen til det ytterste, også kjent som valensskallet.

Elektronene på det ytterste nivået er de eneste som er tilgjengelige for å danne en binding. Derfor, når det dannes en kjemisk binding mellom to atomer, genereres overlappingen eller superposisjonen av to orbitaler (ett fra hvert atom), og dette er nært knyttet til molekylenes geometri.

Som tidligere nevnt kan hver orbital fylles med maksimalt to elektroner, men Aufbau-prinsippet må følges, ved hjelp av hvilke orbitalene fylles i henhold til deres energinivå (fra det minste til det største), som vist viser nedenfor:

På denne måten blir først 1 s nivå fylt, deretter 2 sek, etterfulgt av 2 p og så videre, avhengig av hvor mange elektroner atomet eller ionet har.

Dermed er hybridisering et fenomen som tilsvarer molekyler, siden hvert atom bare kan bidra med rene atombaner (s, p, d, f), og på grunn av kombinasjonen av to eller flere atombaner, den samme mengden av hybrid orbitaler som tillater koblinger mellom elementer.

Hovedtyper

Atom orbitaler har forskjellige former og romlige orienteringer, økende i kompleksitet, som vist nedenfor:

Det er observert at det bare er en type s orbital (sfærisk form), tre typer p orbitale (lobular form, der hver lob er orientert på en romlig akse), fem typer d orbitale og syv typer f orbital, hvor hver type av orbital har nøyaktig den samme energien som den i sitt slag.

Karbonatomet i dens grunntilstand har seks elektroner, hvis konfigurasjon er 1 s ² 2 s ² 2 p ^2. Det vil si at de skal okkupere nivået 1 s (to elektroner), 2 s (to elektroner) og delvis 2p (de to gjenværende elektronene) i henhold til Aufbau-prinsippet.

Dette betyr at karbonatomet har bare to uparede elektroner i 2-p-orbital, men derfor er det ikke mulig å forklare dannelsen eller geometrien av metan (CH ₄ ) molekylet eller andre mer komplekse.

Så for å danne disse bindinger er hybridisering av s og p orbitaler nødvendig (for karbon), for å generere nye hybrid orbitaler som forklarer til og med dobbelt- og trippelbindinger, der elektronene får den mest stabile konfigurasjonen for dannelse av molekyler. .

Sp-hybridisering

Sp ^3- hybridiseringen består av dannelsen av fire "hybrid" -bane fra de rene 2-er, 2p _x , 2p _y og 2p _z- orbitaler .

Dermed er det omorganiseringen av elektronene på nivå 2, der det er fire elektroner tilgjengelig for dannelse av fire bindinger og de er anordnet parallelt for å ha mindre energi (større stabilitet).

Et eksempel er den etylen-molekyl (C ₂ H ₄ ), hvis bindinger danner 120 ° vinkel mellom atomene, og gi det en plan trigonal geometri.

I dette tilfellet genereres CH- og CC-enkeltbindinger (på grunn av sp ^2- orbitalene ) og en CC-dobbeltbinding (på grunn av p-orbitalen) for å danne det mest stabile molekylet.

Sp-hybridisering

Gjennom sp ^2- hybridisering genereres tre "hybrid" orbitaler fra de rene 2s orbital og tre rene 2p orbitals. Videre oppnås en ren p orbital som deltar i dannelsen av en dobbeltbinding (kalt pi: "π").

Et eksempel er den etylen-molekyl (C ₂ H ₄ ), hvis bindinger danner 120 ° vinkel mellom atomene, og gi det en plan trigonal geometri. I dette tilfellet genereres CH- og CC-enkeltbindinger (på grunn av sp ^2- orbitalene ) og en CC-dobbeltbinding (på grunn av p orbitalen) for å danne det mest stabile molekylet.