Номер 3, страница 11 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Что такое гибридизация атомных орбиталей?

3. Что такое гибридизация атомных орбиталей?

Гибридизация атомных орбиталей — это теоретическая концепция в химии, которая описывает процесс смешения атомных орбиталей одного атома, различных по энергии и форме (например, s- и p-орбиталей), с образованием новых, одинаковых по форме и энергии гибридных орбиталей. Эта модель была предложена для объяснения реальной геометрии молекул и равноценности химических связей, которые не могли быть объяснены в рамках простой теории валентных связей с использованием "чистых" атомных орбиталей.

Суть концепции заключается в том, что перед образованием химических связей атомные орбитали валентного уровня "перестраиваются", чтобы обеспечить максимально эффективное перекрывание с орбиталями других атомов и минимизировать энергию отталкивания электронов. Это приводит к образованию более прочных связей и определённой пространственной структуре молекулы.

Основные типы гибридизации:

• sp-гибридизация. Происходит при смешении одной s- и одной p-орбитали. В результате образуются две равноценные sp-гибридные орбитали, которые располагаются на одной прямой под углом $180^\circ$ друг к другу. Такая геометрия называется линейной. Две p-орбитали остаются негибридизованными и участвуют в образовании π-связей. Примеры: молекулы ацетилена ($C_2H_2$), хлорида бериллия ($BeCl_2$).
• sp²-гибридизация. Происходит при смешении одной s- и двух p-орбиталей. Образуются три равноценные sp²-гибридные орбитали, лежащие в одной плоскости под углами $120^\circ$ друг к другу. Геометрия — тригональная (плоский треугольник). Одна p-орбиталь остается негибридизованной и располагается перпендикулярно этой плоскости. Примеры: молекулы этилена ($C_2H_4$), трифторида бора ($BF_3$), бензола ($C_6H_6$).
• sp³-гибридизация. Происходит при смешении одной s- и трех p-орбиталей. В результате образуются четыре равноценные sp³-гибридные орбитали, направленные к вершинам тетраэдра. Угол между ними составляет $109.5^\circ$. Такая геометрия называется тетраэдрической. Примеры: молекулы метана ($CH_4$), аммиака ($NH_3$), воды ($H_2O$). В случаях аммиака и воды валентные углы немного искажены из-за влияния неподеленных электронных пар.

Существуют и более сложные типы гибридизации с участием d-орбиталей (например, sp³d и sp³d²), которые объясняют геометрию молекул элементов 3-го и последующих периодов (например, $PCl_5$ и $SF_6$).

Ответ: Гибридизация атомных орбиталей — это теоретическая модель, описывающая смешение разных по типу атомных орбиталей (например, s и p) одного атома для формирования новых, эквивалентных по энергии и форме гибридных орбиталей. Эта концепция объясняет реальную геометрию молекул и равноценность химических связей, которую невозможно объяснить с помощью "чистых" атомных орбиталей.