Wikipédia

„Hibridizáció” változatai közötti eltérés

Laptörténet interaktív böngészése
[nem ellenőrzött változat][nem ellenőrzött változat]
← Régebbi szerkesztésÚjabb szerkesztés →
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
VizuálisWikiszöveges
Leyo (vitalap | szerkesztései)
91 szerkesztés
a Fordítás befejezése
1. sor:
[[Kép:Sp3-Orbital.svg|thumb|150px|Négy ''sp''<sup>3</sup> pálya.]]
[[Kép:Sp2-Orbital.svg|thumb|150px|Három ''sp''<sup>2</sup> pálya.]]
A [[kémia|kémiában]] a hibridizáció a kémiai kötés leírására szolgáló egyik elmélet, a vegyértékkkötés-elmélet módszere: az atomi pályák keverésével olyan új hibridpályákat hoz létre, melyek alkalmasak az atomok közötti kötés jellemzőinek leírására. A hibridpáyákhibridpályák jól használhatók a [[molekulapálya|molekulapályák]] alakjának magyarázására.
 
A hibridizáció elméletét [[Linus Pauling]] vezette be<ref>L. Pauling, [[J. Am. Chem. Soc.]] 53 (1931), 1367</ref>, hogy megmagyarázza az olyan molekulák szerkezetét, mint például a [[metán]] (CH<sub>4</sub>). Ezt az eljárást eredetileg csak az ilyen egyszerű kémiai rendszerekre fejlesztették ki, de később szélesebb körben is alkalmazni kezdték, és ma a szerves vegyületek szerkezetének leírásában hatékony heurisztikának tekintik.
 
A hibridizációs elmélet kvantitatív számításokra nem annyira alkalmas, mint a molekulapálya-elmélet. Különösen a ''d'' pályák bevonása esetén – például a koordinációs kémia és a [[fémorganikus kémia]] területén – lépnek fel nehézségek. Bár a hibridizációs sémák használhatók az [[átmenetifémek]] kémiájában, ezek általában nem olyanannyira pontosak.
 
Fontos megjegyezni, hogy a pályák az [[elektron]]ok molekulán belüli viselkedésének leírására szolgáló modellek. Az egyszerű hibridizáció esetén ez a közelítés a [[hidrogén]] atomi pályáin alapul. A hibridpályákat ezen atomi pályák – különböző arányú – keverékének tekintjük. Az egyszerű hibridizációs sémák alapjául azért a hidrogén pályáit választjuk, mert ezek azon kevés pályák közé tartoznak, melyekre a [[Schrödinger-egyenlet]]nek pontos analitikus megoldása van. A nehezebb atomok, például a [[szén]], [[nitrogén]] és [[oxigén]] esetén feltételezzük, hogy ezek a pályák valamelyest torzulnak, de nem jelentős mértékben. A hibridizáció elmélete ilyen feltételek esetén használható a leghatékonyabban. Meg kell jegyezni, hogy a [[molekula|molekulák]] leírásához nincs szükség a hibridizációra, de a szénből, nitrogénből és oxigénből (valamint, bár kisebb mértékben, a [[kén]]ből és [[foszfor]]ból) álló molekulák esetén a hibridizációs elmélet/modell sokkal egyszerűbbé teszi a leírást.
117. sor:
* AX<sub>3</sub> (pl. BCl<sub>3</sub>): ''sp''<sup>2</sup> hibridizáció; síkháromszög alak; a kötésszög cos<sup>−1</sup>(−1/2) = 120°
** AX<sub>3</sub>E (pl. NH<sub>3</sub>): trigonális piramis, 107°
* AX<sub>4</sub> (pl. CCl<sub>4</sub>): ''sp''<sup>3</sup> hibridizáció; tetraádertetraéder alak, a kötésszög cos<sup>−1</sup>(−1/3) ≈ 109,5°
* AX<sub>5</sub> (pl. PCl<sub>5</sub>): ''sp''<sup>3</sup>''d'' hibridizáció, trigonális bipiramis alak
* AX<sub>6</sub> (pl. SF<sub>6</sub>): ''sp''<sup>3</sup>''d''<sup>2</sup> hibridizáció, oktaéderes (vagy négyzetes bipiramisos) alak
125. sor:
Általában ha egy atom s- és p-pályáiból egymással <math>\theta</math> szöget bezáró h<sub>i</sub> és h<sub>j</sub> hibridpályák keletkeznek, akkor 1 + <math>\lambda</math><sub>i</sub><math>\lambda</math><sub>j</sub> cos(<math>\theta</math>) = 0. A h<sub>i</sub> pályában a p- és s- pályák aránya <math>\lambda</math><sub>i</sub><sup>2</sup>, a h<sub>j</sub> hibridpályában pedig <math>\lambda</math><sub>j</sub><sup>2</sup>. Abban a speciális esetben, ha ugyanazon az atomon ekvivalens hibridek vannak, <math>\theta</math> közbezárt szöggel, akkor az egyenlet egyszerűsödik: 1 + <math>\lambda</math><sup>2</sup> cos(<math>\theta</math>) = 0. Például a BH<sub>3</sub> síkháromszöges geometriájú, a három kötésszög benne 120°, a bór atomon három egyenértékű hibridpálya van , így 1 + <math>\lambda</math><sup>2</sup> cos(<math>\theta</math>) = 0 alapján 1 + <math>\lambda</math><sup>2</sup> cos(120°) = 0, ebből a p- és s-pályák arányára <math>\lambda</math><sup>2</sup> = 2 adódik, azaz sp<sup>2</sup> hibrid, amint az a fenti lista alapján várható.
 
===A d-pályák részvételével kapcsolatos problémák===
===Controversy regarding d-orbital participation===
 
A hibridizáció elmélete néhány esetben nem működik, főleg a d-pályák kémiai kötésben való részvételének energiaviszonyait nem tudja jól megmagyarázni (lásd fentebb az sp<sup>3</sup>d és sp<sup>3</sup>d<sup>2</sup> hibridizációt). Ez az alábbi példán mutatható be. Gondoljuk végig, hogy az elmélet hogyan írja le a [[foszfor-pentaklorid]] (PCl<sub>5</sub>) 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; 3p: 0,55; 3d: 2,4 [[Ångström|Å]]). Első ránézésre tehát valószínűtlennek látszik, hogy sp<sup>3</sup>d hibridizáció jöjjön létre.
133. sor:
A molekulapálya-elmélet ugyanakkor sokkal tisztább képet ad ezen molekulák kötésrendszeréről.
 
==A hibridizáció és az MO-elmélet==
{{leford}}
A hibridizáció elmélete fontos része a [[szerves kémia|szerves kémiának]]. A magasabb szintű szerves kémiai könyvekben a molekulapálya-elmélettel együtt tárgyalják, bár eltérő okokból. Az egyik könyv megjegyzi, hogy a reakciómechanizmus felállításához olykor a kötés klasszikus elképzelése szükséges, amelyben 2 elektron megoszlik két atom között<ref>''Organic Chemistry''. Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, and Peter Wothers '''2001''' ISBN 0-19-850346-6</ref>. Azt is említi, hogy a metánban a kötésszöget az MO elmélet nem képes egyszerűen megmagyarázni. Egy másik könyv az alkének kötésrendszerének tárgyalásánál foglalkozik a hibridizációval<ref>''Organic Chemistry'', Third Edition Marye Anne Fox James K. Whitesell '''2003''' ISBN 978-0-7637-3586-9</ref>, míg egy harmadik könyv<ref>''Organic Chemistry'' 3rd Ed. '''2001''' Paula Yurkanis Bruice ISBN 0-13-017858-6</ref> a hidrogén molekula kötését az MO elmélettel tárgyalja, ugyanakkor a metánét a hibridizációval írja le.
 
Bár a hibridizáció elmélete, vagy ismertebb nevén a vegyértékkötés-elmélet által használt nyelvezetet és képeket széles körbe használják a szintetikus szerves kémiában, a kötésnek ezt a fajta kvalitatív vizsgálatát a kémia többi ágában már nagyrészt felváltotta a molekulapálya-elmélet. A szervetlen kémiai leírásokban például a hibridizáció tanítása már csak a történeti lábjegyezetkben szerepel<ref>G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, 2003. ISBN 0-13-035471-6.</ref><ref>Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A. “Inorganic Chemistry” W. H. Freeman, New York, 2006. ISBN 0-7167-4878-9.</ref>. A hibridizáció egyik jellegzetes hibája, hogy számos molekula fotoelektron spektrumát rosszul adja meg, olyan alapvető anyagok esetén is, mint például a metán vagy a víz. Pedagógiai szempontból a hibridizáció hajlamos túl nagy hangsúlyt fektetni a kötő elektronok lokalizációjára, és nem használja fel olyan hatékonyan a molekuláris szimmetriát mint az MO-elmélet.
==Hybridisation theory vs. MO theory==
Hybridisation theory is an integral part of [[organic chemistry]] and in general discussed together with [[molecular orbital theory]] in advanced organic chemistry textbooks although for different reasons. One textbook notes that for drawing reaction mechanisms sometimes a classical bonding picture is needed with 2 atoms sharing two electrons <ref>''Organic Chemistry''. Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, and Peter Wothers '''2001''' ISBN 0-19-850346-6</ref>. It also comments that predicting bond angles in methane with MO theory is not straightforward. Another textbook treats hybridisation theory when explaining bonding in alkenes <ref>''Organic Chemistry'', Third Edition Marye Anne Fox James K. Whitesell '''2003''' ISBN 978-0-7637-3586-9</ref> and a third <ref>''Organic Chemistry'' 3rd Ed. '''2001''' Paula Yurkanis Bruice ISBN 0-13-017858-6</ref> uses MO theory to explain bonding in hydrogen but hybridisation theory for methane.
 
Although the language and pictures arising from Hybridisation Theory, more widely known as [[Valence Bond Theory]], remain widespread in [[organic synthesis|synthetic organic chemistry]], this qualitative analysis of bonding has been largely superseded by molecular orbital theory in other branches of chemistry. For example, inorganic chemistry texts have all but abandoned instruction of hybridisation, except as a historical footnote.<ref>G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, 2003. ISBN 0-13-035471-6.</ref><ref>Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A. “Inorganic Chemistry” W. H. Freeman, New York, 2006. ISBN 0-7167-4878-9.</ref> One specific problem with hybridisation is that it incorrectly predicts the photoelectron spectra of many molecules, including such fundamental species such as methane and water. From a pedagogical perspective, hybridisation approach tends to over-emphasize localisation of bonding electrons and does not effectively embrace [[molecular symmetry]] as does MO Theory.
 
==Hivatkozások==
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/wiki/Hibridizáció”