Was sind sp, sp2, sp3-Orbitale?

Antworten:

Sie sind hybridisierte Atomorbitale, die durch Mischen von s- und p-Orbitalen gebildet werden, um die Bindung in Molekülen zu beschreiben.

Erläuterung:

In einem $sp^3$ hybridisierung, $color(red)"one"$ $s$ Orbital ist gemischt mit $color(red)"three"$ $p$ Orbitale zu bilden $color(red)"four"$ $sp^3$ hybridisierte Orbitale. Jedes dieser hybridisierten Orbitale hat 25% s-Charakter und 75% p-Charakter (berechnet nach dem Verhältnis von s: p-Mischen). Diese $sp^3$ hybridisierte Orbitale werden mit einem Bindungswinkel von 109.5 Grad ausgerichtet, um die Elektronenabstoßung in einer tetraedrischen Geometrie zu minimieren. Ein Beispiel für $sp^3$ Hybridisierung kann in den Kohlenstoffen in Ethan gesehen werden.

In einem $sp^2$ hybridisierung, $color(red)"one"$ $s$ Orbital ist gemischt mit $color(red)"two"$ $p$ Orbitale zu bilden $color(red)"three"$ $sp^2$ hybridisierte Orbitale. Jedes dieser hybridisierten Orbitale hat 33% s-Zeichen und 67% p-Zeichen. Diese $sp^2$ hybridisierte Orbitale werden mit einem Bindungswinkel von 120 Grad in einer trigonalen planaren (dreieckigen) Geometrie ausgerichtet. Das verbleibende p-Orbital ist unverändert und senkrecht zur Ebene der hybridisierten Orbitale. Ein Beispiel für $sp^2$ Die Hybridisierung ist in den Kohlenstoffen in Ethen zu sehen.

In einem $sp$ hybridisierung, $color(red)"one"$ $s$ Orbital ist gemischt mit $color(red)"one"$ $p$ Orbitale zu bilden $color(red)"two"$ $sp$ hybridisierte Orbitale. Jedes dieser hybridisierten Orbitale hat 50% s-Zeichen und 50% p-Zeichen. Diese $sp$ hybridisierte Orbitale werden mit einem Bindungswinkel von 180 Grad in einer linearen Geometrie ausgerichtet. Die verbleibenden zwei p-Orbitale sind unverändert und senkrecht zueinander und zur Ebene der hybridisierten Orbitale. Ein Beispiel für $sp$ Hybridisierung kann in den Kohlenstoffen in Ethin gesehen werden.

Die Vermischung der Orbitale ist hier zu sehen:

Hybridisierung - Wikimedia Commons

Orientierung der hybridisierten Orbitale in den jeweiligen Geometrien:
Bildung und Geometrie hybridisierter Orbitale