Hybridizácia (chémia)

Hybridizácia alebo hybridizácia elektrónových dráh je kombinácia (kríženie) energeticky rozdielnych orbitálov s¹, p_x¹, p_y¹ a p_z¹, pričom vznikajú energeticky rovnaké rovnocenné hybridné orbitály, ktoré môžu vytvárať rovnocenné väzby. Aby mohla hybridizácia vôbec nastať, je potrebné, aby atóm prešiel do excitovaného stavu, tj. aby sa v spomínaných orbitáloch nachádzali len nespárené elektróny. Keby elektróny kovov alkalických zemín spolu s berýliom a horčíkom neexcitovali a ich orbitály by sa nehybridovali, netvorili by žiadne zlúčeniny, z dôvodu, že ich valenčná elektrónová konfigurácia je všeobecne ns². Teda nemajú v orbitále s žiadne nespárené elektróny, ktoré by tvorili väzby. Poznáme 3 základné typy hybridizácie: sp, sp² a sp³.

Hybridizácia sp

Orbitály s¹ a p_x¹ vytvoria 2 lineárne orbitály sp

Nastáva keď sa zhybridujú orbitály s¹ a p_x¹ a vzniknú dva sp-orbitály, ktoré sa usporiadajú tak, aby sa čo najmenej odpudzovali. Teda zvierajú uhol 180^o. Takýto atóm môže tvoriť len dve σ-väzby. Ak má atóm k dispozícii aj navzájom kolmé nezhybridované p _y¹ alebo aj p_z¹-orbitály, môže tvoriť jednu prípadne dve π-väzby (môže tvoriť dvojitú alebo trojitú väzbu). Všeobecne sa dá povedať, že môže nastať u atómov od II.A po IV.A skupinu.

Príklad sp hybridizácie

(Hrubo označené orbitály sa hybridujú a tvoria v molekule σ-väzby, prípadné nehybridované orbitály tvoria v molekule π-väzby)

• BeCl₂

Valenčná elektrónová konfigurácia Be: 2s²

Excitovaná valenčná elektrónová konfigurácia Be: 2s¹ 2p_x¹

• CH≡CH

Valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s² p_x¹ p_y¹

Excitovaná valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s¹ p_x¹ p_y¹ p_z¹

Hybridizácia sp²

Orbitály s¹, p_x¹ a p_y¹ vytvoria 3 lineárne orbitály sp²

Nastáva keď sa zhybridujú orbitály s¹, p_x¹ a p_y¹ a vznikajú tri sp²-orbitály. Usporiadajú sa tak aby sa čo najmenej odpudzovali, teda zvierajú uhol 120^o a smerujú do vrcholov rovnostranného trojuholníka. Takýto atóm môže tvoriť tri σ-väzby. A ak má atóm k dispozícii kolmý nezhybridovaný p_z¹-orbitál, môže tvoriť jednu π-väzbu (môže tvoriť dvojitú väzbu). Všeobecne sa dá povedať, že môže nastať u atómov od III.A po IV.A skupinu.

Príklad sp² hybridizácie

(Hrubo označené orbitály sa hybridujú a tvoria v molekule σ-väzby, prípadné nehybridované orbitály tvoria v molekule π-väzby)

• BF₃

Valenčná elektrónová konfigurácia B: 2s² p_x¹

Excitovaná válenčná elektrónová konfigurácia B: 2s¹ p_x¹ p_y¹

• CH₂=CH₂

Valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s² p_x¹ p_y¹

Excitovaná valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s¹ p_x¹ p_y¹ p_z¹

Hybridizácia sp³

Orbitály s¹, p_x¹, p_y¹ a p_z¹ vytvoria 4 orbitály sp³ usporiadané do rohov pravidelného štvorstena

Nastáva keď sa zhybridujú orbitály s¹, p_x¹, p_y¹ a p_z¹ a vznikajú štyri sp³-orbitály. Usporiadajú sa tak aby sa čo najmenej odpudzovali, zvierajú uhol 109°28' a smerujú do vrcholov pravidelného štvorstena. Takýto atóm môže tvoriť štyri σ-väzby. Keďže nemá p-orbitál s 1 nespáreným elektrónom, netvorí π-väzby. Všeobecne sa dá povedať, že môže nastať u atómov IV.A skupiny.

Príklad sp³ hybridizácie

(Hrubo označené orbitály sa hybridujú a tvoria v molekule σ-väzby)

• CH₃-CH₃

Valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s² p_x¹ p_y¹

Excitovaná valenčná elektrónová konfigurácia C: 2s¹ p_x¹ p_y¹ p_z¹

Chemický portál