„Hibridizáció” változatai közötti eltérés

[[Fájl:Sp3-Orbital.svg|thumb|150px|Négy ''sp''³ pálya.]]

[[Fájl:Sp2-Orbital.svg|thumb|150px|Három ''sp''² pálya.]]

A vegyértékkötés-elmélet azt jósolná – a két félig betöltött ''p'' típusú pálya létezése miatt (a ''p''_''x'' ''p''_''y'' vagy ''p''_''z'' jelöléseknek most nincs jelentősége, mivel nincs semmilyen meghatározott betöltődési sorrendjük) –, hogy a szén két [[kovalens kötés]]t létesít, azaz CH₂ ([[metilén]]) keletkezik. A metilén azonban egy rendkívül reakcióképes molekula (lásd még: [[karbén]]). Ez az elmélet önmagában tehát nem képes megmagyarázni a CH₄ létezését.

[[Fájl:Ethene-2D-flat.png|thumb|none|Az etilén Lewis képlete. Minden szén két hidrogénhez kapcsolódik, míg köztük egy darab kettős kötés található.]]

Ezek akkor igazak, ha a központi atomnak nincsenek nemkötő elektronpárjai. Ha vannak, akkor azokat bele kell számolni X_''i''-be, de a kötésszögek az erősebb taszító hatás miatt kisebbek lesznek. A [[víz]]ben H₂O például az [[oxigén]] atom két hidrogénhez kapcsolódik és van két nemkötő elektronpárja, amit úgy tekinthetünk, mintha az oxigénhez négy „egység” kapcsolódna. A molekula modellje tehát ''sp''³ hibridizációjú AX₄, és az elektronok elrendeződése a H₂O-ban tetraéderes. Ez egyezik a vízmolekula kísérletileg meghatározott alakjával, V-alakú, hajlított szerkezet, a kötésszög 104,5° (a két nemkötő pár nem látható).

Általában ha egy atom s- és p-pályáiból egymással <math>\theta</math> szöget bezáró h_i és h_j hibridpályák keletkeznek, akkor 1 + <math>\lambda</math>_i<math>\lambda</math>_j cos(<math>\theta</math>) = 0. A h_i pályában a p- és s- pályák aránya <math>\lambda</math>_i², a h_j hibridpályában pedig <math>\lambda</math>_j². Abban a speciális esetben, ha ugyanazon az atomon ekvivalens hibridek vannak, <math>\theta</math> közbezárt szöggel, akkor az egyenlet egyszerűsödik: 1 + <math>\lambda</math>² cos(<math>\theta</math>) = 0. Például a BH₃ síkháromszöges geometriájú, a három kötésszög benne 120°, a bór atomonbóratomon három egyenértékű hibridpálya van , így 1 + <math>\lambda</math>² cos(<math>\theta</math>) = 0 alapján 1 + <math>\lambda</math>² cos(120°) = 0, ebből a p- és s-pályák arányára <math>\lambda</math>² = 2 adódik, azaz sp² hibrid, amint az a fenti lista alapján várható.

A hibridizáció elmélete néhány esetben nem működik, főleg a d-pályák kémiai kötésben való részvételének energiaviszonyait nem tudja jól megmagyarázni (lásd fentebb az sp³d és sp³d² hibridizációt). Ez az alábbi példán mutatható be. Gondoljuk végig, hogy az elmélet hogyan írja le a [[foszfor-pentaklorid]] (PCl₅) kötéseit. A d-pályák kiterjedése nagy, az atommagtól viszonylag távol helyezkednek el, és nagy az energiájuk. A pályák magtól való radiális távolsága alapján úgy tűnhet, hogy a d-pályák energiaszintje túl magas ahhoz, hogy az s- és p-pályákkal keveredjen (3s: 0,47 pm; 3p: 0,55 pm; 3d: 2,4240 [[Ångström|Å]]pm). Első ránézésre tehát valószínűtlennek látszik, hogy sp³d hibridizáció jöjjön létre.

A pályák méretét (és energiáját) befolyásoló tényezők alaposabb vizsgálata azonban további szempontokat tár fel. Az egyik ilyen tényező a központi atom formális töltése. Nyilvánvaló, hogy a PCl₅ molekulában a foszfor atomnakfoszforatomnak elég nagy parciális pozitív töltése van. Ennek következtében a 3d pályák mérete olyan mértékben csökken, ami már elképzelhetővé teszi az s- és p-pályákkal történő hibridizációt. Figyeljük meg azokat az eseteket, amelyekben a d-pályák hibridpályákban való részvételét feltételezik: SF₆([[kén-hexafluorid]]), IF₇, XeF₆; mindegyik molekulában a központi atomot nagy [[elektronegativitás]]ú [[fluor]] atomok veszik körül, ami valószínűvé teszi az s-, p- és d-pályák hibridizációját. További vizsgálatok alapján az is ismert, hogy a pályák mérete függ a rajta elhelyezkedő elektronok számától is. A d-pályák elektronjainak párosodása is, bár kisebb mértékben, de csökkenti a pályák méretét.