4. Hybrydyzacja i tworzenie wiązania
4.1. Tworzenie wiązania σ i wiązania π
W chemii organicznej najczęściej mamy do czynienia z wiązaniem kowalencyjnym, które powstaje w wyniku uwspólnienia pary elektronowej.
Z powyższego schematu widzimy, że uwspólnienie elektronów następuje po nałożeniu się powłok elektronowych pochodzących od różnych atomów. Jednakże elektrony w atomie nie znajdują się na powłokach elektronowych tylko na orbitalach (orbitale atomowe o podobnej energii tworzą powłokę elektronową). Czyli dokładnie mówiąc uwspólnienie elektronów nastąpi po nałożeniu się orbitali atomowych pochodzących od różnych atomów. Charakterystyczne jest, że im nastąpi większe nałożenie się orbitali tym wiązanie będzie trwalsze, a układ będzie posiadał niższą energię.
Orbitale typu s pokrywają się zawsze w jeden sposób. Jest to czołowe pokrywanie się orbitali. W wyniku czołowego nakrywania się orbitali atomowych typu s powstaje nowy orbital cząsteczkowy zwany orbitalem s. Pamiętajmy, że orbitale atomowe są funkcją falową i jak każda funkcja mogą mieć wartość dodatnią lub ujemną. Jeżeli orbitale o dwóch takich samych znakach nakładają się to tworzy się nowy orbital cząsteczkowy nazywany orbitalem wiążącym. Orbital wiążący ma niższą energię niż orbitale atomowe. Jeżeli nakrywają się orbitale o różnych znakach, to tworzy się orbital antywiążący (oznaczany *) o energii wyższej niż energie wyjściowych orbitali. Inaczej mówiąc, jeśli nakładamy na siebie dwa orbitale atomowe, to musimy otrzymać dwa orbitale cząsteczkow: jeden wiążący (σ), a drugi antywiążący (σ*):
Kształt powstałych orbitali cząsteczkowych otrzymamy w wyniku graficznego dodania orbitali atomowych lub przez ich graficzną różnicę (otrzymamy odpowiednio orbital wiążący lub orbital antywiążący).
Nakładanie się orbitalu p z orbitalem s może zachodzić w dwojaki sposób: bocznie lub czołowo:
· Nakładanie się boczne orbitali
|
|
Z rysunku widzimy, że takie nakładanie się orbitali jest nieefektywne i nie tworzy się wiązanie, ponieważ orbitale w jednej części się dodają (zysk energetyczny), a w drugiej części odejmują – strata energii.
|
· Nakładanie czołowe orbitali – tworzenie wiązania σ
|
|
W tym przypadku nakładanie się orbitali jest efektywne. Powstaje orbital cząsteczkowy σ (wiążący) i orbital antywiążący (σ*)
|
Czołowe nakładanie się orbitali p jest bardzo efektywne i prowadzi do powstania mocnego (duży zysk energetyczny) wiązania σ.
|
