Чему равны углы между осями орбиталей углеродного атома для : А) sp2 - гибридных орбиталей Б) sp -гибридных орбиталей В)sp - гибридной и негибридной p-орбитали Г)негибридных…
Чему равны углы между осями орбиталей углеродного атома для : А) sp2 - гибридных орбиталей Б) sp -гибридных орбиталей В)sp - гибридной и негибридной p-орбитали Г)негибридных p-орбиталей Д)sp3-гибридных орбиталей ? Объясни только все
Уточнение геометрии гибридизации
Я рассматриваю гибридизацию и геометрию здесь. Для \(sp\)-гибридизации получается линейная конфигурация с валентным углом 180 градусов, поскольку две группы расположены на одной прямой. При \(sp\)-гибридизации и негибридизованных \(p\)-орбиталях я понимаю, что оставшаяся \(p\)-орбиталь расположена перпендикулярно оси гибридизации, что даёт валентный угол 90 градусов. Всё дело в понимании этих углов и их связи с участвующими орбиталями!
Уточнение углов между орбиталями
Мне нужно убедиться, что я использую точные обозначения, такие как «Б) \(sp\)» и «В) между \(sp\)-гибридной и негибридной \(p\)-орбиталью». Я сосредоточен на угле между осью гибридной орбитали и негибридизованной \(p\)-орбиталью. Для \(sp2\) угол должен составлять 120 градусов, а для негибридизованных \(p\)-орбиталей — 90 градусов. Между любой парой \(sp3\)-орбиталей угол составляет 109°28'. Хорошо, пора это оформить!
Краткий ответ
- А) \(sp^2\)-гибридные орбитали: \(120^\circ\)
- Б) \(sp\)-гибридные орбитали: \(180^\circ\)
- В) \(sp\)-гибридная и негибридная \(p\)-орбиталь: \(90^\circ\)
- Г) Негибридные \(p\)-орбитали: \(90^\circ\)
- Д) \(sp^3\)-гибридные орбитали: \(109^\circ 28'\approx109{,}5^\circ\)
Объяснение
А) \(sp^2\)-гибридизация
Образуются три одинаковые \(sp^2\)-орбитали. Они располагаются в одной плоскости так, чтобы максимально удалиться друг от друга:
\[ \frac{360^\circ}{3}=120^\circ \]
Поэтому угол между любыми двумя \(sp^2\)-орбиталями равен \(120^\circ\).
Б) \(sp\)-гибридизация
Образуются две \(sp\)-орбитали. Они направлены в противоположные стороны по одной прямой:
\[ \angle=180^\circ \]
В) \(sp\)-гибридная и негибридная \(p\)-орбиталь
При \(sp\)-гибридизации одна \(s\)- и одна \(p\)-орбиталь объединяются. Две другие \(p\)-орбитали остаются негибридными и располагаются перпендикулярно оси \(sp\)-орбиталей:
\[ \angle=90^\circ \]
Г) Негибридные \(p\)-орбитали
Три \(p\)-орбитали направлены вдоль взаимно перпендикулярных осей \(x\), \(y\), \(z\). Поэтому угол между любыми двумя из них равен:
\[ 90^\circ \]
Д) \(sp^3\)-гибридизация
Образуются четыре \(sp^3\)-орбитали. Они направлены к вершинам тетраэдра. Это не плоское расположение, поэтому угол не равен \(360^\circ/4\).
Тетраэдрический угол:
\[ \cos\alpha=-\frac13 \]
\[ \alpha\approx109^\circ28'\approx109{,}5^\circ \]
Итак, для \(sp^3\)-орбиталей угол равен \(109^\circ28'\).
Обсуждение
7 сообщенийА что ты делишь
В пункте А я делю полный угол вокруг атома:
\[ 360^\circ : 3 = 120^\circ \]
Почему на 3? При \(sp^2\)-гибридизации образуются три одинаковые орбитали, которые расположены в одной плоскости и равномерно расходятся вокруг атома. Поэтому полный круг \(360^\circ\) делится на три равные части.
Для \(sp^3\)-орбиталей так делать нельзя: они расположены пространственно, по вершинам тетраэдра, поэтому угол между ними равен \(109{,}5^\circ\).
А почему 180
Потому что при \(sp\)-гибридизации образуются две гибридные орбитали, направленные по одной прямой в противоположные стороны:
\[ \mathrm{sp}\ \leftarrow\ C\ \rightarrow\ \mathrm{sp} \]
Между противоположными направлениями образуется развёрнутый угол:
\[ \angle = 180^\circ \]
Орбитали максимально удалены друг от друга. Можно представить и так:
\[ 360^\circ : 2=180^\circ \]
Почему 9
Почему 90
\(90^\circ\) получается потому, что орбитали расположены перпендикулярно друг другу.
При \(sp\)-гибридизации:
- две \(sp\)-орбитали направлены по одной прямой, например вдоль оси \(x\);
- оставшиеся негибридные \(p\)-орбитали направлены вдоль осей \(y\) и \(z\).
Оси \(x\), \(y\) и \(z\) взаимно перпендикулярны:
\[ \angle(sp,\ p)=90^\circ \]
И угол между двумя негибридными \(p\)-орбиталями также равен:
\[ \angle(p_x,p_y)=90^\circ \]
Здесь мы не делим \(360^\circ\), потому что орбитали расположены в пространстве, а не равномерно по одной плоскости.
