Гибридизация атомных орбиталей
Гибридизация атомных орбиталей (АО) - это смешение АО разных подуровней атома, электроны которых участвуют в образовании эквивалентных химических связей. Эквивалентность гибридных орбиталей (ГО) объясняет эквивалентность образующихся химических связей. Например, в случае четырехвалентного атома углерода имеем один 2s и три 2p электрона. Чтобы объяснить эквивалентность связей, образованных углеродов в молекулах CH4, CF4 и т.д., атомные s- и p-орбитали заменяют эквивалентными гибридными sp3-орбиталями.
C* 2s12p3 ® C* 2s12p3
 |
Гибридизация позволяет установить геометрию молекул, так как вследствие направленности ковалентной связи углы между связями равны углам между гибридными орбиталями.
Направленность ковалентной связи состоит в том, что она образуется в направлении максимального перекрывания орбиталей, образующих общую пару электронов.
В зависимости от типа гибридизации гибридные орбитали имеют определенное расположение в пространстве:
sp - линейное, угол между орбиталями 180о
sp2 - треугольное, углы между орбиталями 120о
sp3 - тетраэдрическое, углы между орбиталями 109о
sp3d1 - тригонально-бипирамидальное, углы 90о и 120о
sp2d1 - квадратное, углы между орбиталями 90о
sp3d2 - октаэдрическое, углы между орбиталями 90о.
Пример - химическая связь в молекуле BF3.
Атом бора в основном состоянии имеет лишь один неспаренный электрон, а в возбужденном состоянии - три неспаренных электронов, что соответствует валентности бора в BF3.
 |  |  |  |
B 2s22p1 ¯ ® B* 2s12p2
Неспаренные электроны атома бора находятся на различных (s- и p-) орбиталях, а связи B-F в молекуле BF3 одинаковые. Это объясняется sp2-гибридизацией АО, когда из одной s-АО и двух р-АО образуются три sp2-гибридные орбитали, имеющие одинаковую энергию и располагающиеся в пространстве под углом 120о.
B* 2s12p2 ® B* 2s12p2
Три неспаренных электрона на гибридных орбиталях бора взаимодействуют с неспаренными р-электронами фтора с образованием трех ковалентных связей. В силу направленности ковалентных связей эти три связи будут располагаться под тем же углом 120о, что и гибридные орбитали, и молекула BF3 будет иметь плоское строение с углами 120о между связями.