If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:12:42

Видео транскрипция

В предишното видео видяхме, че когато въглеродът е свързан с четири атома, той се намира в sp³–хибридизация и в идеалния случай връзките от него образуват тетраедър с ъгъл между всеки две от тях от по 109,5 градуса. Но сега погледни въглеродните атоми на етена, да речем този въглероден атом тук: при него не наблюдаваме същата геометрия. Геометрията на атомите около този въглерод е плоска. Всъщност цялата молекула е плоска. Може да приемеш, че всичко това лежи в една равнина. А ъглите между връзките са от приблизително 120 градуса. Този въглероден атом, който съм подчертал, е свързан само с три атома: един водороден, още един водороден и един въглероден, това предполага да имаме различна хибридизация при тези два въглеродни атома в молекулата на етилена. Ще започнем с електронната конфигурация, имаме възбуденото състояние. Представени са четирите валентни електрона на въглерода. Във видеото зa sp³–хибридизацията използвахме всички тези 4 орбитали и ги комбинирахме, за да получим четири sp³–хибридни орбитали. В този случай имаме един въглероден атом, свързан с три атома. Тук използваме само три орбитали. Електрон от s–орбиталата ще премине на по-високо ниво, така енергията на s–орбиталата ще нарасне. В случая са ни нужни само две p–орбитали. Ще вземем тези две от p–орбиталите, за да намалим тяхната енергия дотук. Така само една от p–орбиталите ще остане нехибридизирана. Всяка една от тези орбитали има по един електрон, ето по този начин. Това вече не е s–орбитала. Това е sp²–хибридна орбитала. А тази вече не е p–орбитала. Това е sp²–хибридна орбитала. Същото е и за тази sp²–хибридна орбитала. Процеса наричаме sp²–хибридизация. Ще го запиша тук, като използвам различен цвят. Това е sp²–хибридизация, защото използваме една s–орбитала и две p–орбитали за образуване на новите хибридни орбитали. Този въглероден атом е sp²–хибридизиран. Също и този въглероден атом. Забележи, че оставихме една p–орбитала непроменена. Имаме една нехибридизирана p–орбитала. Сега да помислим за формата на новата хибридна орбитала. Ще разчистя малко място. Имам една s–орбитала. Знаем, че s–орбиталите имат форма на сфера. Имаме и две p–орбитали. Знаем, че те са с форма на гиричка, или на осморка. Ще вземем тези три орбитали и ще ги хибридизираме, за да получим три sp²–хибридни орбитали. Те ще имат по-голяма предна издутина и по-малка задна издутина. Когато ги рисуваме, ще пропускаме по-малката задна част. Така изглеждат нашите sp²–хибридни орбитали. Да видим и процентния дял на всеки орбитален характер. В началото взехме три орбитали: една от тях е s–орбитала, една от три, това дава около 33% s–характер на новата sp²–хибридна орбитала. Имаме две p–орбитали. Две от три, това дава около 67% p–характер. 33% s–характер и 67% p–характер. В една sp²–хибридна орбитала има повече s–характер, отколкото в sp3–хибридната орбитала. Тъй като електронната плътност при s–орбиталата е по-близо до ядрото... Ще обознача, че електронна плътност се намира по-близо до ядрото, което означава, че ето тази изпъкнала част е малко по-къса. И защото електронната плътност е по-близо до ядрото, това ще се отрази върху дължината на връзките при създаването им. Да илюстрираме казаното досега за етиленовата молекула. Знаем, че всеки от въглеродните атоми от молекулата на етилена е със sp²–хибридизация. Това означава, че всеки един от тези въглеродни атоми ще има около себе си по три sp²–хибридни орбитали и една нехибридизирана p–орбитала. Ще нарисувам какво имам предвид. Имам един въглероден атом и това са sp²–хибридни атомни орбитали. Ще нарисувам и тях. Ето едната sp²–хибридна орбитала. Това е друга sp²–хибридна орбитала. и още една. Сега ще се върнем тук, за да видим, че всяка една от тези орбитали... отбелязвам това... Всяка една от тези sp²–хибридни орбитали съдържа в себе си по един електрон. Всяка една от тези орбитали има по един електрон. Начертавам по един електрон във всяка от орбиталите. Знам, че всеки от тези въглеродни атоми, притежава по една нехибридизирана p–орбитала. В нея също има един електрон. Продължавам нататък с рисунката, но ще използвам различен цвят. Ето така изглежда нехибридизираната p–орбитала и в нея има един електрон. Всеки от въглеродните атоми е sp2–хибридизиран. Продължавам с чертежа на молекулната структура, за да можем да разгледаме структурната формула на етилена. Другият въглероден атом, този вдясно, също е sp2–хибридизиран. Чертаем и при него една sp2–хибридна орбитала, в която присъства един електрон, и ето тук още една с един електрон и още една такава с по един електрон. Този sp2–хибридизиран въглероден атом също има една нехибридизирана p–орбитала с един електрон. Да начертаем p–орбиталата с нейния единствен електрон. Налице са също няколко водородни атома, за които да помислим. Всеки въглероден атом е свързан с по два водородни атома. Ще поставя водородните атоми. Водородът притежава един валентен електрон в нехибридизираната си s–орбитала. Начертавам s–орбиталата и единият валентен електрон от водородния атом по този начин. Като погледнем какво сме нарисували, виждаме челно припокриващи се орбитали, познати ни от предното видео, наречени сигма връзки. Това са тези челно припокриващи се орбитали. Това е сигма връзка. Ето още една област на припокриване на орбитали. Връзката въглерод–въглерод тук също е образувана с припокриване на орбиталите. Ето и тези две тук. Общо имаме пет сигма връзки в молекулата. Ще запиша тук: пет сигма връзки. Ще опитам да ги открия в молекулната структура. Това е една сигма връзка. Още една сигма връзка. Една от тези двете е сигма връзка и тези ето тук. Общо 5 сигма връзки, а тук се наблюдава нов тип връзка. Тези нехибридизирани p–орбитали могат да се припокрият, но този път странично. Ето тук горе и тук долу. Имаме странично припокриване на p–орбиталите, което създава пи–връзка. Ще я означа тук, пи–връзката е със странично припокриване. Припокриването е над и под сигма връзката, което ще възпрепятства свободното въртене около нея. Когато разгледахме примера с етана, там имахме свободно въртене около сигма връзката, свързваща двата въглеродни атома, но тук имаме пи–връзка и въртенето ще бъде затруднено, няма да има различни конформации на етиленовата молекула. Липсва свободно въртене поради пи–връзките. Като разгледаш структурната формула, виждаш, че една от тези връзки е пи–връзка, да речем, че е тази тук. Когато имаме такава двойна връзка, едната от тези връзки е сигма–връзка, а другата е пи–връзка. Имаме общо една пи–връзка в етиленовата молекула. Сега ще потърся разстоянието между двата въглеродни атома, като използвам различен цвят. Разстоянието между този въглероден атом и другия въглероден атом е приблизително 1,34 ангстрьома, което е по-малко от разстоянието между двата въглеродни атома в етановата молекула. Припомни си, че при етана разстоянието беше приблизително 1,54 ангстрьома. Двойната връзка е по-къса от единичната връзка. Възможно обяснение за това е по-големият процент на s–характер в нея. Повечето s–характер означава, че електронната плътност се намира по-близо до ядрото и това прави тази издутина малко по-къса от преди, което ще скъси разстоянието между тези два въглеродни атома тук до 1,34 ангстрьома. Да се върнем на структурната формула и да помислим как да я анализираме, използвайки идеята за стерично число. Ще прерисувам структурната формула. Ето това е двойната връзка въглерод–въглерод, а това са водородните атоми. Когато използваш стерично число, не забравяй да определиш хибридизацията. Можеш да използваш тази идея: стеричното число е равно на броя сигма връзки плюс броя на свободните електронни двойки. За да определя стеричното число на този въглероден атом, преброявам сигма–връзките: имам 2 такива и знам, че от тази двойна връзка. едната от връзките е сигма–, а другата е пи–, значи още една сигма–връзка, общо три сигма–връки. Тук няма свободни електронни двойки при въглеродния атом. Стеричното число е 3+0, равно на три. Трябват ми три хибридни орбитали, а както видяхме в това видео, се образуват три sp2–хибридни орбитали при sp2 -хибридизацията. Когато получиш стерично число, равно на три, това посочва, че си имаме работа със sp2–хибридизация. Една s–орбитала и две p–орбитали се хибридизират. Този въглероден атом е със sp2–хибридизация и този, естествено, също. И двата се намират в sp2–хибридизация. Да вземем друг пример. Например борен трифлуорид, BF₃. Най-напред да начертаем структурата на BF₃: имаме атома бор, заобиколен от флуорни атоми като имаме по осем електрона за всеки флуорен атом. Начертавам структурната формула. Сега ще определим типа на хибридизацията на борния атом. Какво е хибридното състояние на този борен атом? Нека приложим идеята за стерично число. Тук ще използвам само стеричното число, за да определя хибридното състояние на този бор. Стеричното число е равно на броя сигма връзки, те са три, плюс броя на свободните електронни двойки, които са нула. Стеричното число три ни показва, че борният атом е sp2–хибридизиран. Този борен атом има три sp2–хибридни орбитали и една p–орбитала. Една нехибридизирана p–орбитала. Да начертаем това. Тук имаме борен атом, свързан с три флуорни, той също има нехибридизирана p–орбитала. Не забравяй, че борният атом има един валентен електрон във външния си слой, а въглеродният атом има цели четири валентни електрона. Борът има само три. Не забравяй това, когато мислиш за създаването на sp2–хибридни орбитали. Начертавам трите sp2–хибридни орбитали и една нехибридизирана p–орбитала. Борът има само три валентни електрона. Да начертаем и тези валентни електрони. Един, втори, трети. Той няма електрони в нехибридизираната си p–орбитала. Тук на чертежа се вижда, че борният атом има една свободна орбитала и така може да приеме двойка електрони. Като помислим за върху химичното му поведение, едно от нещата, които може да се случи при BF₃, е борът да приеме двойка електрони и да действа като киселина на Люис. Това е един от аспектите на хибридизацията, който позволява да се определи структурата и възможните реакции, които могат да настъпят. Този борен атом се оказва, че е със sp2–хибридизация и можем да разгледаме геометрията на молекулата. Тя е равнинна. Атомите се намират на една и съща равнина около борния, а ъглите между връзките са по 120 градуса. Ако това е борният атом и тук си представиш един кръг, който е 360 градуса, и разделиш тези 360 градуса на 3 равни части, ще получиш по 120 градуса за всеки валентен ъгъл между връзките. В следващото видео ще разгледаме sp–хибридизацията.