원자가 원자 궤도의 혼성화 개념미국 화학자 라이너스 폴링(Linus Pauling)은 중심 원자가 (s, p, d) 원자가 궤도가 서로 다른 경우, 리간드가 동일한 다원자 분자에서 중심 원자에 의해 형성된 결합이 에너지 및 공간적 특성이 동일한 이유에 대한 질문에 답하기 위해 제안했습니다. .
교잡에 대한 아이디어가 차지합니다. 중앙 위치원자가 결합의 방법. 혼성화 자체는 실제 물리적 과정이 아니라 분자의 전자 구조, 특히 공유 화학 결합 형성 중 원자 궤도의 가상 수정, 특히 화학 반응의 정렬을 설명할 수 있는 편리한 모델일 뿐입니다. 분자의 결합 길이와 결합 각도.
혼성화의 개념은 간단한 분자의 질적 설명에 성공적으로 적용되었지만 나중에 더 복잡한 분자로 확장되었습니다. 분자 궤도 이론과 달리 엄밀히 정량적이지 않습니다. 예를 들어 물과 같은 단순한 분자조차도 광전자 스펙트럼을 예측할 수 없습니다. 현재 주로 방법론적 목적과 합성 유기 화학에 사용됩니다.
이 원리는 전자쌍의 반발에 대한 Gillespie-Nyholm 이론에 반영됩니다. 처음이자 가장 중요한 규칙이는 다음과 같이 공식화되었습니다.
"전자쌍은 가능한 한 서로 멀리 떨어져 있는 원자의 원자가 껍질에 배열을 취합니다. 즉, 전자쌍은 마치 서로 반발하는 것처럼 행동합니다."두 번째 규칙은 "가전자 껍질에 포함된 모든 전자쌍은 핵에서 같은 거리에 있는 것으로 간주됩니다.".
하나의 s-오비탈과 하나의 p-오비탈을 혼합할 때 발생합니다. 두 개의 동등한 sp-원자 궤도가 형성되어 180도 각도로 선형으로 위치하며 다른 측면탄소 원자의 핵에서. 나머지 두 개의 하이브리드가 아닌 p-오비탈은 서로 수직인 평면에 위치하며 π-결합 형성에 참여하거나 고독한 전자 쌍이 차지합니다.
하나의 s-오비탈과 두 개의 p-오비탈을 혼합할 때 발생합니다. 3개의 하이브리드 오비탈은 같은 평면에 위치한 축으로 형성되며 120도 각도로 삼각형의 꼭지점을 향합니다. 비 하이브리드 p 원자 궤도는 평면에 수직이며 원칙적으로 π 결합 형성에 참여합니다
하나의 s-오비탈과 3개의 p-오비탈을 혼합하여 모양과 에너지가 동일한 4개의 sp3-하이브리드 오비탈을 형성할 때 발생합니다. 그들은 다른 원자와 4개의 σ-결합을 형성하거나 고독한 전자쌍으로 채워질 수 있습니다.
sp3-하이브리드 궤도의 축은 정사면체의 꼭짓점으로 향합니다. 그들 사이의 사면체 각도는 109°28"이며, 이는 가장 낮은 전자 반발 에너지에 해당합니다. Sp3 오비탈은 또한 다른 원자와 4개의 σ-결합을 형성하거나 공유되지 않은 전자 쌍으로 채워질 수 있습니다.
원자 궤도의 혼성화에 대한 아이디어는 전자 쌍의 반발에 대한 Gillespie-Nyholm 이론의 기초가 됩니다. 각 유형의 혼성화는 중심 원자의 혼성 궤도의 엄격하게 정의된 공간 방향에 해당하므로 세계에서 입체화학적 개념의 기초로 사용할 수 있습니다. 유기화학.
표는 모든 하이브리드 궤도가 화학 결합의 형성에 참여한다고 가정할 때 가장 일반적인 유형의 혼성화와 분자의 기하학적 구조 사이의 대응 관계의 예를 보여줍니다(비공유 전자쌍은 없음).
| 교잡 유형 | 숫자 하이브리드 궤도 |
기하학 | 구조 | 예 |
|---|---|---|---|---|
| sp | 2 | 선의 | BeF2, CO2, NO2+ | |
| sp 2 | 3 | 삼각형 | |
BF 3, NO 3 -, CO 3 2- |
| sp 3 | 4 | 사면체 |  |
CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 + |
| DSP2 | 4 | 평평한 광장 |  |
Ni(CO) 4 , XeF 4 |
| sp 3d | 5 | 육면체 |  |
PCl 5 , AsF 5 |
| sp 3 d 2 | 6 | 팔면체 |  |
SF 6 , Fe(CN) 6 3- , CoF 6 3- |
위키미디어 재단. 2010년 .
지침
가장 단순한 포화 탄화수소인 메탄 분자를 고려하십시오. 다음과 같습니다: CH4. 분자의 공간 모델은 사면체입니다. 탄소 원자는 길이와 에너지가 정확히 동일한 4개의 수소 원자와 결합을 형성합니다. 그들에서 위의 예에 따르면 3-P 전자와 1S-전자가 참여하며 그 궤도는 발생한 결과로 다른 세 전자의 궤도와 정확히 일치하기 시작했습니다. 이러한 유형의 혼성화를 sp^3 혼성화라고 합니다. 그것은 모든 궁극에 내재되어 있습니다.
그러나 불포화 에틸렌의 가장 간단한 대표자. 공식은 다음과 같습니다: C2H4. 이 물질 분자의 탄소에는 어떤 유형의 혼성화가 내재되어 있습니까? 결과적으로 3 개의 궤도가 서로 120 ^ 0 각도로 동일한 평면에 놓인 비대칭 "8" 형태로 형성됩니다. 그들은 1-S와 2-P 전자에 의해 형성되었습니다. 마지막 세 번째 P - 전자는 궤도를 수정하지 않았습니다. 즉, 규칙적인 "8"의 형태로 유지되었습니다. 이러한 유형의 혼성화를 sp^2 혼성화라고 합니다.
분자에서 결합은 어떻게 형성됩니까? 각 원자의 2개의 혼성화된 오비탈은 2개의 수소 원자와 함께 들어갑니다. 세 번째 혼성화된 오비탈은 다른 오비탈의 동일한 오비탈과 결합을 형성했습니다. 나머지 R 오비탈은? 그들은 분자 평면의 양쪽에서 서로 "끌어당깁니다". 탄소 원자 사이에 결합이 형성되었습니다. sp^2가 내재되어 있는 것은 "이중" 결합을 가진 원자입니다.
그리고 아세틸렌 분자에서는 어떤 일이 발생합니까? 공식은 다음과 같습니다: C2H2. 각 탄소 원자에서 2개의 전자만 혼성화됩니다: 1 - S 및 1 - P. 나머지 2개의 유지 궤도는 분자 평면과 분자의 양면에서 겹치는 "정규 8" 형태로 유지됩니다. 이것이 이러한 유형의 혼성화를 sp - 혼성화라고 부르는 이유입니다. 그것은 삼중 결합을 가진 원자에 내재되어 있습니다.
모두 단어, 특정 언어에 존재하는 는 여러 그룹으로 나눌 수 있습니다. 이것은 의미와 문법적 기능을 모두 결정하는 데 중요합니다. 단어. 특정 항목에 할당 유형, 이전에 본 적이 없더라도 규칙에 따라 수정할 수 있습니다. 요소 유형 단어사전학은 언어의 rnogo 구성을 다룹니다.
필요할 것이예요
지침
입력할 단어를 선택합니다. 하나 또는 다른 품사에 속하는 것은 문장에서 그 형태와 기능뿐만 아니라 아직 역할을 수행하지 않습니다. 그것은 절대적으로 어떤 단어일 수 있습니다. 작업에 표시되지 않은 경우 가장 먼저 나타나는 것을 작성하십시오. 개체, 품질, 작업의 이름을 지정하는지 여부를 결정합니다. 이 설정의 경우 모든 단어의미, 대명사, 숫자, 서비스 및 감탄사로 나뉩니다. 처음으로 유형명사, 형용사, 동사 및 . 그것들은 대상, 특성 및 행동의 이름을 나타냅니다. 명명 기능이 있는 두 번째 유형의 단어는 대명사입니다. , 감탄사 및 서비스 유형에는 이름 지정 기능이 없습니다. 이들은 상대적으로 작은 단어 그룹이지만 모든 사람에게 있습니다.
주어진 단어가 개념을 표현할 수 있는지 확인하십시오. 이 기능에는 단어중요한 유형의 중요한 단위는 모든 언어의 개념적 범위를 형성하기 때문입니다. 그러나 모든 숫자는 개념 범주에 속하므로이 기능도 수행합니다. 기능어에도 있지만 대명사와 감탄사는 없습니다.
그 단어가 문장에 있다면 어떤 모양일지 생각해 보십시오. 그럴 수 있습니까? 중요한 유형의 모든 단어가 될 수 있습니다. 그러나 이 가능성은 숫자뿐 아니라 안에도 있습니다. 그리고 여기 공식 단어보조적인 역할을 하기 때문에 주어가 될 수도 없고, 문장의 부차적인 구성원이 될 수도 없고, 감탄사가 될 수도 없습니다.
편의를 위해 6행의 4열 플레이트를 만들 수 있습니다. 맨 위 줄에서 해당 열의 이름을 "단어 유형", "이름", "개념" 및 "문장의 구성원이 될 수 있음"으로 지정합니다. 첫 번째 왼쪽 열에는 단어 유형의 이름을 적어 두십시오. 총 5개가 있습니다. 주어진 단어에 어떤 기능이 있고 어떤 기능이 없는지 확인하십시오. 해당 열에 플러스 및. 세 열 모두에 플러스가 있으면 이것은 중요한 유형입니다. 대명사 플러스는 첫 번째와 세 번째 열, 두 번째와 세 번째 열에 있습니다. 서비스 단어개념만 표현할 수 있습니다. 즉, 두 번째 열에 하나의 더하기가 있습니다. 세 열 모두에서 반대 감탄사는 마이너스가 될 것입니다.
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잡종화는 잡종을 얻는 과정입니다 - 다른 품종과 품종의 교배에서 나온 식물이나 동물. 하이브리드 (hybrida)라는 단어는 라틴어에서 "혼합물"로 번역됩니다.
교잡 과정은 한 세포에서 서로 다른 개체의 서로 다른 세포의 유전 물질의 조합을 기반으로 합니다. 다른 게놈의 연결이 발생하는 종내와 원격 사이에는 차이가 있습니다. 자연에서 자연 교잡은 인간의 개입 없이 발생했으며 계속 발생합니다. 식물이 변화하고 개선되고 새로운 품종과 동물 품종이 나타난 것은 종 내에서 이종 교배를 통해 이루어졌습니다. 관점에서 보면 DNA, 핵산, 원자 및 원자 내 수준의 변화가 혼성화되어 있습니다.
학술 화학에서 혼성화는 물질 분자에서 원자 궤도의 특정 상호 작용으로 이해됩니다. 그러나 이것은 실제 물리적 프로세스가 아니라 가상 모델, 개념일 뿐입니다.
1694년 독일 과학자 R. Camerarius는 인공적으로 얻는 것을 제안했습니다. 그리고 1717년에 영국인 T. 페어차일드가 처음으로 여러 종류의 카네이션을 건넜습니다. 오늘날, 식물의 종내 교잡은 높은 수확량을 얻거나 예를 들어 서리에 강한 품종을 적응시키기 위해 수행됩니다. 형태와 품종의 교잡은 식물 육종 방법 중 하나입니다. 따라서 수많은 현대 작물 품종이 만들어졌습니다.
원거리 교잡으로 대표자를 교배할 때 다른 유형다른 게놈의 조합이 있으며, 대부분의 경우 결과 잡종은 자손을 낳지 않거나 품질이 낮은 잡종을 생산하지 않습니다. 그렇기 때문에 정원에서 익은 잡종 오이의 씨앗을 남겨두고 전문점에서 씨앗을 구입할 때마다 이치에 맞지 않습니다.
세계에서는 종내 및 원거리 모두에서 자연 교잡도 발생합니다. 노새는 우리 시대 이전 2천년 동안 인간에게 알려졌습니다. 그리고 현재 노새와 히니는 다음에서 사용됩니다. 가정상대적으로 값싼 노동 동물로. 사실, 그러한 잡종화는 상호 특이적이므로 잡종 수컷은 필연적으로 불임 상태로 태어납니다. 암컷은 아주 드물게 새끼를 낳습니다.
노새는 암말과 당나귀의 잡종이다. 종마와 당나귀를 교배하여 얻은 잡종을 히니(hinny)라고 합니다. 노새는 특별히 사육됩니다. 그들은 히니보다 키가 크고 힘이 세다.
그러나 늑대와 집 개를 교배시키는 것은 사냥꾼들 사이에서 매우 흔한 활동이었습니다. 그런 다음 결과 자손은 추가 선택을 거쳐 결과적으로 새로운 품종의 개가 만들어졌습니다. 오늘날 동물 사육은 축산업 성공의 중요한 요소입니다. 하이브리드화는 지정된 매개변수에 중점을 두고 의도적으로 수행됩니다.
미국 과학자 L. Pauling은 원자 궤도의 혼성화 아이디어를 제시했습니다. 이 아이디어에 따르면 화학 결합에 들어가는 원자가 다른 원자 궤도(AO)(s-, p-, d- 또는 f-AO)를 가지면 화학 결합이 형성되는 동안 AO의 혼성화가 발생합니다. 저것들. 동일한(동등한) AO는 다른 AO에서 형성됩니다. 원자는 에너지 값이 가까운 궤도를 혼성화합니다. AO 혼성화의 아이디어는 화합물이 형성되는 동안 발생하는 복잡한 과정을 설명하기 위한 편리하고 시각적인 방법입니다. 하이브리드 AO의 모양은 원래 AO의 모양과 다릅니다(그림 4.3).
쌀. 4.3 . 원자 sp 하이브리드 궤도
하이브리드 AO에서 전자 밀도는 핵에서 한쪽으로 이동합니다. 하이브리드 오비탈이 다른 원자의 AO와 상호작용하면 최대 전자 밀도 영역에서 중첩이 발생하여 결합 에너지가 증가합니다. 결합 에너지의 이러한 증가는 하이브리드 궤도를 형성하는 데 필요한 에너지를 상쇄합니다. 결과적으로 하이브리드 궤도에 의해 형성된 화학 결합이 더 강해지고 생성된 분자가 더 안정적입니다.
원자가 외부 원자가 수준에서 하나의 s-전자와 하나의 p-전자를 갖는 화학 결합에 들어가면 결합 형성 과정에서 AO의 sp-혼성화가 이 원자에서 발생합니다(그림 4.4).
쌀. 4.4.sp 혼성화 방식
화학 결합에 들어가는 원자가 외부 껍질에 1개의 s-전자와 2개의 p-전자를 가지고 있으면 sp-혼성화 외에도 이 원자의 AO의 sp 2-혼성화가 발생할 수 있습니다(그림 4.5).
쌀. 4.5 .
sp 2 혼성화 방식
외부 껍질에 1개의 s-전자와 3개의 p-전자가 있는 원자에서 화학적 상호작용 동안 sp- 및 sp 2-혼성화에 추가하여 이러한 AO의 sp 3-혼성화가 발생할 수 있습니다(그림 4.6).
쌀. 4.6 .
Sp 3 혼성화 방식
또한 더 있습니다 복잡한 유형원자의 d-오비탈을 포함하는 혼성화(표 4.3).
그림 4.4-4.6에서 볼 수 있듯이 우주의 하이브리드 구름은 서로에 대해 대칭으로 배열되어 상호 반발력이 감소하고 따라서 분자의 에너지가 감소합니다.
표 4.3
일부 연결의 공간 구성
4.1.4.2. σ-, π- 및 δ-결합의 형성
전자 구름이 겹치는 방향에 따라 s-, p- 및 δ- 결합이 형성됩니다. .
상호 작용하는 원자의 핵을 연결하는 선을 따라 AO가 중첩되어 형성된 결합을 s 결합이라고 합니다.시그마 결합은 두 개의 s-오비탈이 겹칠 때 발생할 수 있습니다(그림 4.7), s-오비탈과 p-오비탈, 서로 간에 p-오비탈, d-오비탈, d-오비탈 및 s-오비탈, d- 및 p-오비탈 , 다른 유형의 궤도 및 서로 겹치는 하이브리드 궤도. 시그마 결합은 일반적으로 두 개의 원자에 걸쳐 있으며 그 너머로 확장되지 않으므로 국부적인 두 중심 결합입니다.
| 봄 여름 시즌 |  삐 |  추신 |
| sp n-s |  d-spn |  sp n-sp n |
쌀. 4.7. σ-결합 형성 중 원자 궤도의 겹침
원자핵을 연결하는 선의 양쪽에 non-hybrid p- 및 d-AO가 중첩되어 형성된 결합(측면 중첩)이라고 합니다.π -의사소통.파이 결합은 p-p 오비탈이 겹치고 p-d 오비탈이 겹칠 때 형성될 수 있습니다. d - f-p-, f-d- 및 f-f-궤도뿐만 아니라 d-궤도(그림 4.8).
쌀. 4.8.π-결합 형성 중 원자 궤도의 겹침
4개의 로브가 있는 d-오비탈이 중첩되어 형성된 결합을 δ 결합이라고 합니다.(그림 4.9).
따라서 s-요소는 σ-결합, p-요소-σ- 및 π-결합, d-요소 σ-, π- 및 δ-결합 및 f-요소-σ-, π-, δ-만 형성할 수 있습니다. 그리고 훨씬 더 복잡한 연결. AO의 더 작은 중첩으로 인해 π- 및 δ-결합의 강도는 σ-결합의 강도보다 낮습니다.
쌀. 4.9.δ-결합 형성 중 원자 d-궤도의 겹침 방향
원자 궤도의 혼성화와 분자의 기하학
두 개 이상의 원자로 구성된 분자의 중요한 특성은 기하학적 구성.정의된다 상호 합의화학 결합 형성에 관여하는 원자 궤도.
전자 구름의 겹침은 전자 구름의 특정 상호 방향에서만 가능합니다. 이 경우 중첩 영역은 상호 작용하는 원자에 대해 특정 방향에 위치합니다.
표 1 오비탈의 혼성화 및 분자의 공간 구성
여기 베릴륨 원자는 2s 1 2p 1 배열, 여기 붕소 원자 - 2s 1 2p 2 및 여기 탄소 원자 - 2s 1 2p 3 을 갖는다. 따라서 우리는 동일하지는 않지만 다른 원자 궤도가 화학 결합 형성에 참여할 수 있다고 가정 할 수 있습니다. 예를 들어, BeCl 2 , BeCl 3 , CCl 4 와 같은 화합물에는 강도와 방향이 다른 결합이 있어야 하며 p-오비탈의 σ-결합이 s-오비탈의 결합보다 강해야 합니다. p-오비탈의 경우 중첩에 더 유리한 조건이 있습니다. 그러나 경험에 따르면 원자가 궤도(s, p, d)가 다른 중심 원자를 포함하는 분자에서는 모든 결합이 동일합니다. 이에 대한 설명은 Slater와 Pauling이 했습니다. 그들은 에너지가 크게 다르지 않은 다른 오비탈이 상응하는 수의 하이브리드 오비탈을 형성한다는 결론에 도달했습니다. 하이브리드 (혼합) 궤도는 다른 원자 궤도에서 형성됩니다. 혼성 오비탈의 수는 혼성화에 관련된 원자 오비탈의 수와 같습니다. 하이브리드 궤도는 전자 구름의 모양과 에너지가 동일합니다. 원자 궤도에 비해 화학 결합이 형성되는 방향으로 더 길어져 전자 구름이 더 잘 겹칩니다.
원자 궤도의 혼성화에는 에너지가 필요하므로 고립된 원자의 혼성 궤도는 불안정하고 순수한 AO로 변하는 경향이 있습니다. 화학 결합이 형성되면 하이브리드 궤도가 안정화됩니다. 하이브리드 궤도에 의해 형성된 더 강한 결합으로 인해 시스템에서 더 많은 에너지가 방출되므로 시스템이 더 안정적입니다.
sp 혼성화는 예를 들어 Be, Zn, Co 및 Hg(II) 할로겐화물의 형성에서 발생합니다. 원자가 상태에서 모든 금속 할로겐화물은 해당 에너지 수준에서 s 및 p-짝을 이루지 않은 전자를 포함합니다. 분자가 형성될 때 하나의 s-오비탈과 하나의 p-오비탈은 180°의 각도에서 두 개의 하이브리드 sp-오비탈을 형성합니다.
그림 3 sp 하이브리드 궤도
실험 데이터에 따르면 모든 Be, Zn, Cd 및 Hg(II) 할로겐화물은 선형이며 두 결합의 길이가 동일합니다.
sp 2 혼성화
1개의 s-오비탈과 2개의 p-오비탈을 혼성화한 결과, 3개의 하이브리드 sp 2 오비탈이 형성되며, 서로 120°의 각도로 동일한 평면에 위치합니다. 이것은 예를 들어 BF 3 분자의 구성입니다.
그림4 sp 2 혼성화
sp 3 혼성화
sp 3 혼성화는 탄소 화합물의 특징입니다. 1개의 s-오비탈과 3개의 s-오비탈을 혼성화한 결과
p-오비탈, 4개의 하이브리드 sp 3 -오비탈이 형성되어 오비탈 사이의 각도가 109.5o인 사면체의 꼭지점으로 향합니다. 혼성화는 예를 들어 CH 4, CCl 4, C(CH 3) 4 등과 같은 화합물의 다른 원자와 탄소 원자의 결합이 완전히 동등하다는 점에서 나타납니다.
그림 5 sp 3 혼성화
모든 하이브리드 궤도가 동일한 원자에 결합되어 있으면 결합이 서로 다르지 않습니다. 다른 경우에는 표준 결합 각도에서 약간의 편차가 발생합니다. 예를 들어, 물 분자에서 H 2 O 산소 - sp 3 -하이브리드는 두 개의 수소 원자와 두 개의 고독한 전자 쌍이 "보이는"꼭짓점에서 불규칙한 사면체의 중심에 위치합니다(그림 2). 분자의 모양은 원자의 중심을 보면 각진 모양입니다. HOH의 결합각은 105°로 이론값 109°에 매우 가깝습니다.
그림 6 a) H 2 O 및 b) NCl 3 분자에서 산소와 질소 원자의 sp 3 혼성화.
혼성화("정렬" O-H 결합), 수소 원자가 서로 수직인 두 개의 p 궤도에 붙어 있기 때문에 HOH 결합 각도는 90°가 됩니다. 이 경우 우리의 세계는 완전히 다르게 보일 것입니다.
혼성화 이론은 암모니아 분자의 기하학을 설명합니다. 2s와 3개의 2p 질소 오비탈의 혼성화 결과, 4개의 sp 3 혼성 오비탈이 형성된다. 분자의 구성은 왜곡된 사면체이며, 여기서 세 하이브리드 궤도화학 결합 형성에 참여하고 전자 쌍을 가진 네 번째는 그렇지 않습니다. 사이의 각도 NH 결합피라미드에서와 같이 90o와 같지 않지만 사면체에 해당하는 109.5o와 같지 않습니다.
그림 7 sp 3 - 암모니아 분자의 혼성화
암모니아가 수소 이온과 상호 작용할 때, 4면체의 구성인 도너-수용체 상호 작용의 결과로 암모늄 이온이 형성됩니다.
혼성화는 또한 사이의 각도의 차이를 설명합니다. O-H 결합구석의 물 분자에서. 2s와 3개의 2p 산소 오비탈의 혼성화 결과, 4개의 sp 3 혼성 오비탈이 형성되고, 그 중 2개만이 화학 결합 형성에 관여하여 사면체에 해당하는 각도의 왜곡을 초래합니다.
그림 8물 분자의 sp 3 혼성화
혼성화에는 s-오비탈과 p-오비탈뿐만 아니라 d-오비탈과 f-오비탈도 포함될 수 있습니다.
sp 3 d 2 혼성화로 6개의 등가 구름이 형성됩니다. 4-, 4-와 같은 화합물에서 관찰됩니다. 이 경우 분자는 팔면체의 구성을 갖습니다.
쌀. 9 d 2 sp 3 -이온 4-의 혼성화
혼성화에 대한 아이디어는 다른 방법으로는 설명할 수 없는 분자 구조의 이러한 특징을 이해하는 것을 가능하게 합니다.
원자 궤도(AO)의 혼성화는 전자 구름을 다른 원자와의 결합 형성 방향으로 이동시킵니다. 결과적으로 하이브리드 오비탈의 중첩 영역은 순수 오비탈보다 더 크게 나타나며 결합 강도가 증가합니다.
sp 혼성화는 예를 들어 Be, Zn, Co 및 Hg(II) 할로겐화물의 형성에서 발생합니다. 원자가 상태에서 모든 금속 할로겐화물은 해당 에너지 수준에서 s 및 p-짝을 이루지 않은 전자를 포함합니다. 분자가 형성될 때 하나의 s-오비탈과 하나의 p-오비탈은 180°의 각도에서 두 개의 하이브리드 sp-오비탈을 형성합니다.
그림 3 sp 하이브리드 궤도
실험 데이터에 따르면 모든 Be, Zn, Cd 및 Hg(II) 할로겐화물은 선형이며 두 결합의 길이가 동일합니다.
sp 2 혼성화
1개의 s-오비탈과 2개의 p-오비탈을 혼성화한 결과, 3개의 하이브리드 sp 2 오비탈이 형성되며, 서로 120°의 각도로 동일한 평면에 위치합니다. 이것은 예를 들어 BF 3 분자의 구성입니다.
그림4 sp 2 혼성화
sp 3 혼성화
sp 3 혼성화는 탄소 화합물의 특징입니다. 1개의 s-오비탈과 3개의 s-오비탈을 혼성화한 결과
p-오비탈, 4개의 하이브리드 sp 3 -오비탈이 형성되어 오비탈 사이의 각도가 109.5o인 사면체의 꼭지점으로 향합니다. 혼성화는 예를 들어 CH 4, CCl 4, C(CH 3) 4 등과 같은 화합물의 다른 원자와 탄소 원자의 결합이 완전히 동등하다는 점에서 나타납니다.
그림 5 sp 3 혼성화
모든 하이브리드 궤도가 동일한 원자에 결합되어 있으면 결합이 서로 다르지 않습니다. 다른 경우에는 표준 결합 각도에서 약간의 편차가 발생합니다. 예를 들어, 물 분자에서 H 2 O 산소 - sp 3 -하이브리드는 두 개의 수소 원자와 두 개의 고독한 전자 쌍이 "보이는"꼭짓점에서 불규칙한 사면체의 중심에 위치합니다(그림 2). 분자의 모양은 원자의 중심을 보면 각진 모양입니다. HOH의 결합각은 105°로 이론값 109°에 매우 가깝습니다.
그림 6 a) H 2 O 및 b) NCl 3 분자에서 산소와 질소 원자의 sp 3 혼성화.
혼성화(OH 결합의 "정렬")가 없으면 수소 원자가 서로 수직인 두 개의 p-오비탈에 부착되기 때문에 HOH 결합 각도는 90°가 됩니다. 이 경우 우리의 세계는 완전히 다르게 보일 것입니다.
혼성화 이론은 암모니아 분자의 기하학을 설명합니다. 2s와 3개의 2p 질소 오비탈의 혼성화 결과, 4개의 sp 3 혼성 오비탈이 형성된다. 분자의 구성은 세 개의 하이브리드 궤도가 화학 결합 형성에 참여하고 한 쌍의 전자가있는 네 번째 궤도가 참여하지 않는 왜곡 된 사면체입니다. N-H 결합 사이의 각도는 피라미드에서와 같이 90o와 같지 않지만 사면체에 해당하는 109.5o와 같지 않습니다.
그림 7 sp 3 - 암모니아 분자의 혼성화
암모니아가 수소 이온과 상호 작용할 때, 4면체의 구성인 도너-수용체 상호 작용의 결과로 암모늄 이온이 형성됩니다.
혼성화는 또한 모서리 물 분자에서 O-H 결합 사이의 각도 차이를 설명합니다. 2s와 3개의 2p 산소 오비탈의 혼성화 결과, 4개의 sp 3 혼성 오비탈이 형성되고, 그 중 2개만이 화학 결합 형성에 관여하여 사면체에 해당하는 각도의 왜곡을 초래합니다.
그림 8물 분자의 sp 3 혼성화
혼성화에는 s-오비탈과 p-오비탈뿐만 아니라 d-오비탈과 f-오비탈도 포함될 수 있습니다.
sp 3 d 2 혼성화로 6개의 등가 구름이 형성됩니다. 4-, 4-와 같은 화합물에서 관찰됩니다. 분자는 팔면체의 구성을 가지고 있습니다.
