Участие в гибридизации d-орбиталей.

10. Участие в гибридизации d-орбиталей.

· Если энергии орбиталей одного из d-подуровней атома не очень сильно отличаются от энергий s- и p-орбиталей, то d-орбитали также могут участвовать в гибридизации.

· Самым распространённым типом гибридизации с участием d-орбиталей является sp³d²-гибридизация, в результате которой образуется шесть равноценных по форме и энергии гибридных облаков:

(октаэдр)

гибридные облака направлены к вершинам октаэдра, в центре которого находится ядро атома.

Октаэдр – это правильный восьмигранник. Все рёбра в нём равной длины, а все грани – правильные треугольники.

· Реже встречается sp³d-гибридизация, в результате которой образуется пять гибридных облаков, направленных к вершинам тригональной бипирамиды.

· Тригональная бипирамида – это две равнобедренные пирамиды, соединённые общим основанием. Основание – правильный треугольник:

(тригональная бипирамида)

Метод Гиллеспи.

1. Уточнения к методу Гиллеспи.

1) Облако двойной и тройной связи не разделяется, но они занимают больше места в пространстве, чем облако однократной связи.

2) НЭП занимает большее пространство, чем пара электронов, дающая связь.

3) Облако полярной связи занимает большее место вблизи более электроотрицательного атома.

2. Процедура метода.

А – обозначение центрального, самого многовалентного атома

В – обозначение любого партнёра А по химической связи

Е – обозначение НЭП атома А

n – число атомов В

m – число свободных пар

Таким образом, любая частица (молекула, ион) сворачивается в запись AB_nE_m.

Считается (n+m), находится исходная модель, далее «отбрасываются» свободные пары и определяется собственно геометрия молекулы.

При определении геометрии удобно пользоваться следующей таблицей:

3. Примеры

а) CO₂. Центральный атом С, 2 партнёра по связи О. Свободных электронных пар у углерода нет:

n=2, m=0, 2+0=2 → sp-гибридизация → расположение пар линейное.

Формула по Гиллеспи: АВ₂Е₀→ геометрия молекулы линейная; угол 180⁰:

б) SO₂ n=2, m=1, 2+1=3 → sp²-гибридизация → расположение пар тригональное.
Формула по Гиллеспи: АВ₂Е₁→ геометрия молекулы уголковая; угол чуть меньше 120⁰ из-за отталкивания одной неподелённой электронной пары:

в) SO₃

n=3 3+0=3 → sp²-гибридизация → расположение пар тригональное.

m=0

Формула по Гиллеспи АВ₃Е₀→ геометрия молекулы тригональная (плоский треугольник); угол составляет чётко 120⁰:

г) ХеF₄ n=4, m=2, 4+2=6 → sp³d²-гибридизация → расположение пар октаэдрическое.

Формула по Гиллеспи: АВ₄Е₂ → геометрия молекулы квадратная; угол составляет 90⁰:

д) ClO₄^- n=4 4+0=4→ sp³-гибридизация → расположение пар тетраэдрическое.

m=0

Формула по Гиллеспи: АВ₄Е₀ → геометрия молекулы тетраэрическая; угол составляет 109⁰28ʹ:

е) (ClF₂)^- n=2, m=3, 2+3=5 → sp³d-гибридизация → расположение пар тригонально- бипирамидальное.

Формула по Гиллеспи: АВ₂Е₃ → геометрия линейная (аналогично CO₂); угол составляет 180⁰.

ж) РО₄^3-

n=4, m=0, 4+0=4 → sp³-гибридизация → расположение пар тетраэдрическое.
Формула по Гиллеспи: АВ₄Е₀→ геометрия тетраэдрическая; угол составляет чуть меньше 109⁰28ʹ из-за отталкивания пи-электронов:

з) SO₂Cl₂

n=4, m=0, 4+0=4 → sp³-гибридизация → расположение пар тетраэдрическое.
Формула по Гиллеспи: АВ₄Е₀→ геометрия тетраэдрическая; угол составляет чуть 109⁰28ʹ из-за отталкивание пи-электронов:

⇐ Предыдущая 1 23