Acum că avem 4 electroni nepereche pregătiți pentru legare, apare o altă problemă. În metan toate legăturile carbon-hidrogen sunt identice, dar electronii noștri se află în două tipuri diferite de orbitali. Nu veți obține patru legături identice decât dacă porniți de la patru orbitali identici.

Hibridizare

Electronii se rearanjează din nou într-un proces numit hibridizare. Acesta reorganizează electronii în patru orbitali hibrizi identici numiți hibrizi sp3 (deoarece sunt formați dintr-un orbital s și trei orbitali p). Ar trebui să citiți „sp3” ca „s p trei” – nu ca „s p cubi”.

Orbitalii hibrizi sp3 arată un pic ca o jumătate de orbital p și se aranjează în spațiu astfel încât să fie cât mai depărtați posibil. Vă puteți imagina nucleul ca fiind în centrul unui tetraedru (o piramidă cu bază triunghiulară), cu orbitalii îndreptați spre colțuri. Pentru claritate, nucleul este desenat mult mai mare decât este în realitate.

Ce se întâmplă când se formează legăturile?

Rețineți că electronul hidrogenului se află într-un orbital 1s – o regiune sferică simetrică a spațiului care înconjoară nucleul, unde există o anumită șansă fixă (să zicem 95%) de a găsi electronul. Atunci când se formează o legătură covalentă, orbitalii atomici (orbitalii din atomii individuali) fuzionează pentru a produce un nou orbital molecular care conține perechea de electroni care creează legătura.

Se formează patru orbitali moleculari, care arată mai degrabă ca hibrizii sp3 originali, dar cu un nucleu de hidrogen încorporat în fiecare lob. Fiecare orbital deține cei 2 electroni pe care i-am desenat anterior sub forma unui punct și a unei cruci.

Principiile implicate – promovarea electronilor dacă este necesar, apoi hibridizarea, urmată de formarea orbitalilor moleculari – pot fi aplicate oricărei molecule legate covalent.

Forma metanului

Când se formează orbitalii sp3, aceștia se aranjează astfel încât să fie cât mai depărtați posibil. Aceasta este o dispunere tetraedrică, cu un unghi de 109,5°.

Nimic nu se schimbă în ceea ce privește forma atunci când atomii de hidrogen se combină cu cei de carbon și astfel molecula de metan este de asemenea tetraedrică, cu unghiuri de legătură de 109,5&deg.

Etan, C2H6

Formația orbitalilor moleculari în etan

Etanul nu este deosebit de important în sine, dar este inclus pentru că este un exemplu simplu al modului în care se formează o legătură simplă carbon-carbon.

Care atom de carbon din etan promovează un electron și apoi formează hibrizi sp3 exact așa cum am descris în metan. Așadar, chiar înainte de a se lega, atomii arată astfel:

Hidrogenii se leagă cu cele două atomi de carbon pentru a produce orbitali moleculari exact așa cum au făcut în cazul metanului. Cei doi atomi de carbon se leagă prin contopirea orbitalilor hibrizi sp3 rămași, cap la cap, pentru a crea un nou orbital molecular. Legătura formată prin această suprapunere cap la cap se numește legătură sigma. Legăturile dintre carboni și hidrogeni sunt, de asemenea, legături sigma.

În orice legătură sigma, locul cel mai probabil pentru a găsi perechea de electroni este pe o linie între cele două nuclee.

Forma etanului în jurul fiecărui atom de carbon

Forma este din nou determinată de modul în care sunt dispuși orbitalii sp3 în jurul fiecărui atom de carbon. Acesta este un aranjament tetraedric, cu un unghi de 109,5°.

Când molecula de etan este asamblată, aranjamentul în jurul fiecărui atom de carbon este din nou tetraedric, cu unghiuri de legătură de aproximativ 109,5&deg. De ce doar „aproximativ”? De data aceasta, fiecare atom de carbon nu are atașate patru lucruri identice. Va exista o mică cantitate de distorsiune din cauza atașării a 3 hidrogeni și 1 carbon, mai degrabă decât a 4 hidrogeni.

Rotație liberă în jurul legăturii simple carbon-carbon

Cele două capete ale acestei molecule se pot roti destul de liber în jurul legăturii sigma, astfel încât există, într-un fel, un număr infinit de posibilități pentru forma unei molecule de etan. Câteva forme posibile sunt:

În fiecare caz, gruparea CH3 din stânga a fost menținută într-o poziție constantă, astfel încât să puteți vedea efectul rotirii celei din dreapta.

Alți alcani

Toți ceilalți alcani vor fi legați în același mod:

• Atomii de carbon vor promova fiecare câte un electron și apoi se vor hibridiza pentru a da orbitali hibrizi sp3.

• Atomii de carbon se vor uni între ei prin formarea de legături sigma prin suprapunerea cap la cap a orbitalilor lor hibrizi sp3.
• Atomii de hidrogen se vor uni acolo unde este nevoie de ei prin suprapunerea orbitalilor lor 1s1 cu orbitalii hibrizi sp3 de pe atomii de carbon.

Întrebări pentru a vă testa înțelegerea

Dacă acesta este primul set de întrebări pe care îl faceți, vă rugăm să citiți pagina introductivă înainte de a începe. Va trebui să folosiți BUTONUL BACK (ÎNAPOI) de pe browserul dvs. pentru a reveni aici după aceea.

Întrebări privind legătura în metan și etan

răspunsuri

Unde doriți să mergeți acum?

La meniul legaturilor organice. .

La meniul de chimie organică de bază. .

La meniul principal . . .