Hibridisasi karbon: terdiri dari apa, jenis dan karakteristiknya
Hibridisasi karbon melibatkan kombinasi dua orbital atom murni untuk membentuk orbital molekul "hibrid" baru dengan karakteristiknya sendiri. Gagasan orbital atom memberikan penjelasan yang lebih baik daripada konsep orbit sebelumnya, untuk menetapkan perkiraan di mana ada kemungkinan lebih besar untuk menemukan elektron di dalam atom.
Dengan kata lain, orbital atom adalah representasi mekanika kuantum untuk memberikan gambaran tentang posisi elektron atau pasangan elektron di area tertentu dalam atom, di mana setiap orbital ditentukan sesuai dengan nilai-nilai bilangannya. kuantum
Bilangan kuantum menggambarkan keadaan suatu sistem (seperti elektron di dalam atom) pada saat tertentu, dengan menggunakan energi yang dimiliki oleh elektron (n), momentum sudut yang dijelaskannya dalam gerakannya (l), momen magnetik terkait (m) dan putaran elektron sambil bergerak di dalam atom.
Parameter ini unik untuk setiap elektron dalam orbital, sehingga dua elektron tidak dapat memiliki nilai yang persis sama dari empat bilangan kuantum dan setiap orbital dapat ditempati oleh dua elektron paling banyak.
Apa hibridisasi karbon?
Untuk menggambarkan hibridisasi karbon, harus diperhatikan bahwa karakteristik setiap orbital (bentuk, energi, ukuran, dll.) Bergantung pada konfigurasi elektronik masing-masing atom.
Artinya, karakteristik masing-masing orbital tergantung pada susunan elektron di setiap "lapisan" atau tingkat: dari yang paling dekat ke inti ke terluar, juga dikenal sebagai kulit valensi.
Elektron pada tingkat terluar adalah satu-satunya yang tersedia untuk membentuk ikatan. Karena itu, ketika ikatan kimia terbentuk antara dua atom, tumpang tindih atau tumpang tindih dua orbital (satu dari setiap atom) dihasilkan dan ini terkait erat dengan geometri molekul.
Sebagaimana dinyatakan di atas, setiap orbital dapat diisi dengan maksimum dua elektron tetapi Prinsip Aufbau harus diikuti, di mana orbital diisi sesuai dengan tingkat energinya (dari yang terendah ke yang tertinggi), seperti menunjukkan di bawah ini:
Dengan cara ini, pertama level 1 s diisi, kemudian 2 s, diikuti oleh 2 p dan seterusnya, tergantung pada berapa banyak elektron yang dimiliki atom atau ion.
Dengan demikian, hibridisasi adalah fenomena yang berhubungan dengan molekul, karena setiap atom hanya dapat menyediakan orbital atom murni ( s, p, d, f ) dan, karena kombinasi dua orbital atom, jumlah yang sama dari orbital hibrida yang memungkinkan hubungan antar unsur.
Jenis utama
Orbital atom memiliki bentuk dan orientasi spasial yang berbeda, semakin kompleks, seperti ditunjukkan di bawah ini:
Diamati bahwa hanya ada satu jenis orbital (bentuk bola), tiga jenis p orbital (bentuk lobular, di mana setiap lobus berorientasi pada sumbu spasial), lima jenis orbital d dan tujuh jenis f orbital, di mana masing-masing jenis Orbital memiliki energi yang persis sama dengan kelasnya.
Atom karbon dalam keadaan dasarnya memiliki enam elektron, yang konfigurasinya adalah 1 s 22 s 22 p 2. Artinya, mereka harus menempati level 1 s (dua elektron), 2 s (dua elektron) dan sebagiannya 2p (elektron). dua elektron yang tersisa) sesuai dengan Prinsip Aufbau.
Ini berarti bahwa atom karbon hanya memiliki dua elektron tidak berpasangan dalam orbital 2 p, tetapi dengan cara ini tidak mungkin untuk menjelaskan pembentukan atau geometri molekul metana (CH 4 ) atau yang lebih kompleks lainnya.
Jadi untuk membentuk tautan ini Anda memerlukan hibridisasi orbital s dan p (dalam hal karbon), untuk menghasilkan orbital hibrid baru yang menjelaskan bahkan ikatan rangkap dan rangkap tiga, di mana elektron memperoleh konfigurasi paling stabil untuk pembentukan molekul.
Hibridisasi sp3
Hibridisasi sp3 terdiri dari pembentukan empat orbital "hibrid" dari orbital 2s, 2p x, 2p dan dan 2p z murni.
Dengan demikian, kita memiliki penataan ulang elektron di level 2, di mana ada empat elektron yang tersedia untuk pembentukan empat ikatan dan mereka disusun secara paralel untuk memiliki lebih sedikit energi (stabilitas lebih besar).
Contohnya adalah molekul etilen (C 2 H 4 ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberikan geometri trigonal yang datar.
Dalam hal ini, ikatan CH dan CC sederhana dihasilkan (karena orbital sp 2) dan ikatan CC ganda (karena orbital p ), untuk membentuk molekul yang paling stabil.
Hibridisasi sp2
Melalui hibridisasi sp2, tiga orbital "hibrid" dihasilkan dari orbital 2s murni dan tiga orbital 2p murni. Selain itu, orbital p murni diperoleh yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan rangkap (disebut pi: "π").
Contohnya adalah molekul etilen (C 2 H 4 ), yang ikatannya membentuk sudut 120 ° antara atom dan memberikan geometri trigonal yang datar. Dalam hal ini, ikatan CH dan CC sederhana dihasilkan (karena orbital sp2) dan ikatan CC ganda (karena orbital p), untuk membentuk molekul yang paling stabil.
Dengan hibridisasi sp, dua orbital "hibrid" dibuat dari orbital 2s murni dan tiga orbital 2p murni. Dengan cara ini terbentuk dua orbital p murni yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan rangkap tiga.
Untuk jenis hibridisasi ini, molekul asetilena (C 2 H 2 ) disajikan sebagai contoh, yang ikatannya membentuk sudut 180 ° antara atom dan memberikan geometri linier.
Untuk struktur ini, ada tautan CH dan CC sederhana (karena orbital sp) dan tautan tiga CC (yaitu, dua tautan pi karena orbital p), untuk mendapatkan konfigurasi dengan tolakan elektronik paling sedikit.
