Hibritleşme — sp, sp2, sp3, sp3d ve sp3d2

Hibritleşme, başlangıç düzeyi kimyada bir Lewis yapısını tek bir atomun çevresindeki yerel geometriyle ilişkilendirmek için kullanılan bir modeldir. Birinci sınıf düzeyindeki çoğu soruda, o atomun etrafındaki elektron bölgeleri sayılır ve bu sayı $sp$, $sp^2$ veya $sp^3$ gibi bir etiketle eşleştirilir.

Yaygın kısa yol şudur: 2 bölge $\rightarrow$ $sp$, 3 $\rightarrow$ $sp^2$, 4 $\rightarrow$ $sp^3$, 5 $\rightarrow$ $sp^3d$ ve 6 $\rightarrow$ $sp^3d^2$. Bu kısa yol genel kimyada çok kullanışlıdır, ancak her bağlanma durumunun son ve eksiksiz açıklaması olarak değil, basit bir yerel model olarak en iyi şekilde çalışır.

Hibritleşme tablosu: $sp$, $sp^2$, $sp^3$, $sp^3d$ ve $sp^3d^2$

Bir atomun etrafındaki elektron bölgeleri	Yaygın hibritleşme etiketi	Yaygın elektron-bölgesi geometrisi
2	$sp$	doğrusal
3	$sp^2$	trigonal düzlemsel
4	$sp^3$	tetrahedral
5	$sp^3d$	trigonal bipiramidal
6	$sp^3d^2$	oktahedral

Bu sayımda tek bağ, çift bağ, üçlü bağ veya ortaklanmamış elektron çifti birer bölge sayılır. Bu nokta önemlidir çünkü çoklu bağlar sık sık gereğinden fazla sayılır.

Etiketler ne anlama gelir?

Etiket, başlangıç düzeyi modelde bir atom için kaç orbitalin karıştığını söyler:

• $sp$: bir $s$ ve bir $p$
• $sp^2$: bir $s$ ve iki $p$
• $sp^3$: bir $s$ ve üç $p$
• $sp^3d$: genel kimyadaki yaygın gösterimde bir $s$, üç $p$ ve bir $d$
• $sp^3d^2$: genel kimyadaki yaygın gösterimde bir $s$, üç $p$ ve iki $d$

Uygulamada öğrenciler bu etiketleri genellikle bir Lewis yapısından geometriye hızlı geçiş yapmak için kullanır.

Lewis yapısından hibritleşme nasıl belirlenir?

İlgilendiğiniz atomla başlayın.

1. Uygun bir Lewis yapısı çizin.
2. O atomun etrafındaki elektron bölgelerini sayın.
3. Çift bağ veya üçlü bağ olsa bile, her bağ bölgesini bir bölge olarak alın.
4. Her ortaklanmamış elektron çiftini bir bölge olarak sayın.
5. Toplamı hibritleşme tablosuyla eşleştirin.

Bu yüzden hibritleşme ve VSEPR başlangıç düzeyi sorularda çoğu zaman birbiriyle uyumludur: ikisi de aynı bölge sayımına dayanır.

Çözümlü örnek: $C_2H_4$ içindeki karbon neden $sp^2$'dir?

Eten, $C_2H_4$, molekülünde her karbon iki hidrojene bağlıdır ve diğer karbona da bir çift bağ ile bağlanmıştır.

Şimdi bir karbonun etrafındaki elektron bölgelerini sayalım:

• iki $C-H$ tek bağı $\rightarrow$ 2 bölge
• bir $C=C$ çift bağı $\rightarrow$ 1 bölge

Bu toplamda 3 elektron bölgesi eder, bu yüzden başlangıç düzeyi modelde karbon $sp^2$ olarak etiketlenir.

Aynı sayım, her karbonun etrafında trigonal düzlemsel bir düzen de öngörür. Bu örnek yararlıdır çünkü öğrencilerin en sık kaçırdığı kuralı gösterir: çift bağ iki değil, bir bölge sayılır.

Hibritleşme bulunurken yapılan yaygın hatalar

Çoklu bağı birden fazla bölge saymak

Hibritleşme sayımında bir çift bağ bir bölgedir ve bir üçlü bağ da bir bölgedir.

Ortaklanmamış elektron çiftlerini unutmak

Ortaklanmamış elektron çiftleri de sayılır. Üç bağı ve bir ortaklanmamış elektron çifti olan bir atomun 4 bölgesi vardır; bu da bu modelde çoğu zaman $sp^3$ etiketi verir.

Yerel geometri ile tüm molekülün şeklini karıştırmak

Hibritleşme her seferinde tek bir atoma atanır. Tüm molekülün genel şeklini değil, o atomun çevresindeki yerel düzeni açıklar.

Her hibritleşme etiketini ileri düzey bağlanma durumlarında eşit derecede güvenilir görmek

Genel kimyada $sp^3d$ ve $sp^3d^2$ gibi etiketler, 5 ve 6 elektron bölgesi için standart kısa yollardır. Daha ileri derslerde bazı hipervalent moleküller başka bağlanma modelleriyle açıklanır; bu yüzden bu kısa yol evrensel bir kural değil, ders düzeyine uygun bir model olarak görülmelidir.

Hibritleşme en çok ne zaman işe yarar?

Hibritleşme, bir Lewis yapısını yerel geometriye, beklenen bağ açılarına veya bir çift bağın genellikle bir $\sigma$ bağı ve bir $\pi$ bağı içerdiği fikrine bağlamak istediğinizde en çok işe yarar.

Bağlanmanın güçlü biçimde delokalize olduğu durumlarda ya da basit, yerelleştirilmiş bir Lewis yapısının zaten zayıf bir açıklama olduğu durumlarda ise daha az yararlıdır.

Benzer bir molekül deneyin

Kendi örneğinizi $CO_2$, $CH_4$ veya $SF_6$ ile deneyin. Merkez atomun etrafındaki elektron bölgelerini sayın, hibritleşme etiketini belirleyin ve sonra VSEPR'den çıkan geometrinin aynı sonucu verip vermediğini kontrol edin.