141

A HibUl. IM1U.1 ,Vv»«    r ), buui :uO

ISBN D4H1II **. © by »N TOS >«}

4 a CZĄSTECZKI WlELOATOMOWE HYBRYDrZAOA OftBITALI    141

W tym rozdziale ograniczymy się tylko do raczej intuicyjnego pokazania, na czym polega konieczność wprowadzenia hybrydyzacji orbitali oraz w jaki sposób ją wykorzystujemy do tworzenia orbitali cząsteczkowych. Posłużymy się w tym celu przykładem cząsteczki metanu. CII* Jest to cząsteczka, w której jądra atomu wodoru zajmują naroża czworościanu foremnego (tetraedru), a jądro atomu węgla jego środek (rys. 4.9). Kąty pomiędzy wiązaniami łączącymi atom węgla z atomami wodoru wynoszą 1(>9 28'. a wszystkie wiązania są równocenne.

Rys. O. Struktura pr/cstizeim* cząsteczki CH₍

Zgodnie z tym. co powiedziano w poprzednich paragrafach, orbitale cząsteczkowe w cząsteczce metanu powstają wskutek nakładania się orbitali walencyjnych atomu węgla: 2\_c, 2p, _r, 2p. c i 2p:£. z orbitalami walencyjnymi czterech atomów wodoru. Tc ostatnie oznaczymy symbolami: l.v_Mi. 1%*. ls_M i i ls» i- Wyobraźmy sobie najpierw, ze np. oibital l.v_H.i atomu wodoru oznaczonego liczb;] I nakłada się z oibiudem 2v_c atomu węgla (nakładanie orbitali s przedstawiono na rys. 4.1a). następnie, że oibital ls,_l2 atomu wodoru 2 nakłada się z orbitalem 2p_t.c atomu węgla, urbtlal ls_HJ atomu wodoru 3 z orbitalem 2/Vc > orbital l%₄ atomu wodoru 4 — z orbitalem 2p_{; C} atomu węgla (nakładanie orbitalu s i orbilalu p przedstawiono na rys 4.Id). Każda para nakładających się oibitali wytwarzałaby oibital cząsteczkowy wiążący i orbital cząsteczkowy antywią-zący. Zajęcie lak utworzonych czterech orbitali wiążących przez cztery pary elektronowe (łączna liczba elektronów walencyjnych jednego atomu węgla i c/teiech atomów woduru wynosi 8) spowodowałoby utworzenie czterech wiązań między atomem węgla a czterema atomami wodoru. Takie rozumowanie wyjaśniałoby nam w zadowalający sposób, dlaczego atom węgla przyłącza cztery atomy wodoru. Można jednak łatwo wykazać, że utworzone w opisany sposób cztery wiązania różniłyby się swoimi właściwościami od właściwości wiązań w rzeczywistej cząsteczce metanu. Po pierwsze należałoby się spodziewać, zc wiązanie utworzone przez orbital 2s,- atomu węgla i orbital hą atomu wodoru będzie mieć inne właściwości niż wiązanie utworzone przez, orbitale 2/;,,_c. 2p,__c. i 2p_:.c atomu węgla oraz orbitale l.v atomów wodoru. I-ncrgia odpowiadająca orbitalowi atomowemu 2s jest bowiem różna od eneigit odpowiadającej orbitalom 2p W rzeczy