ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ

ΚΑΝΟΝΕΣ ΤΟΥ ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΥ

1.                           Στον υβριδισμό έχουμε συγχώνευση ατομικών τροχιακών του ίδιου ατόμου, σε αντίθεση προς τα μοριακά τροχιακά που προέρχονται από συγχώνευση ατομικών τροχιακών διαφορετικών ατόμων.

2.                           Η συγχώνευση γίνεται μεταξύ τροχιακών ίσης περίπου ενέργειας.

3.                           Ο αριθμός των υβριδισμένων τροχιακών που προκύπτουν είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των συγχωνευθέντων ατομικών τροχιακών.

4.                           Στον υβριδισμό γίνεται ανάμιξη και συγχώνευση τροχιακών και όχι ηλεκτρονίων.

5.                           Στα προκύπτοντα υβριδισμένα τροχιακά δεν είναι δυνατή η ύπαρξη ηλεκτρονίων του αρχικού τύπου. Σε ένα sp υβριδισμένο τροχιακό για παράδειγμα, τα ηλεκτρόνια δε μπορούν να χαρακτηριστούν ως s ή p ηλεκτρόνια.

6.                           Επειδή τα s ατομικά τροχιακά δεν έχουν καθορισμένη κατεύθυνση, δεν επηρεάζουν την κατεύθυνση των υβριδισμένων τροχιακών. Προκαλούν απλώς αύξηση της πυκνότητας του ηλεκτρονικού νέφους.

7.                           Κάθε υβριδισμένο τροχιακό μπορεί να συμπεριλάβει το πολύ δύο ηλεκτρόνια.   

Ασκήσεις

1. α) Να περιγράψετε πώς σχηματίζεται το μόριο του Η₂, σύμφωνα με τη θεωρία δεσμού σθένους.

β) Πώς μεταβάλλεται η ενέργεια των δύο ατόμων υδρογόνου σε σχέση με την απόστασή τους;

γ)  Τι ονομάζεται μήκος δεσμού Η – Η;

2. Η θεωρία των μοριακών τροχιακών περιγράφει τη δομή των μορίων στο επίπεδο ή στο χώρο;

3.  Τι είδους δεσμοί σχηματίζονται κατά την επικάλυψη μεταξύ:

α)  s ατομικών τροχιακών;                   β)  s και p ατομικών τροχιακών;

γ)  δύο p ατομικών τροχιακών;

Να δοθούν αντίστοιχα παραδείγματα.

4. Στον σχηματισμό ενός σ δεσμού οι άξονες των δύο τροχιακών που αλληλεπικαλύπτονται συμπίπτουν ή είναι παράλληλοι;

5.  Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες.

α) Η θεωρία δεσμού σθένους στηρίζεται στις αρχές της κβαντομηχανικής και είναι πιο σύγχρονη από την ηλεκτρονιακή θεωρία σθένους του Lewis.

β)  Η θεωρία δεσμού σθένους εξηγεί τον σχηματισμό ιοντικών δεσμών.

γ) Όσο μεγαλύτερη είναι η επικάλυψη των τροχιακών, τόσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός.

δ) Όσο ισχυρότερος είναι ένας δεσμός, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος δεσμού.

ε) Τα ατομικά τροχιακά που επικαλύπτονται περιέχουν ένα μονήρες ηλεκτρόνιο.

στ) Ο ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται πάντοτε με επικάλυψη αμιγών ατομικών τροχιακών.

6. Στον σχηματισμό ενός π δεσμού οι άξονες των δύο τροχιακών που αλληλεπικαλύπτονται είναι κάθετοι ή παράλληλοι;

7. Ο αριθμός των υβριδοποιημένων τροχιακών είναι ίσος, μεγαλύτερος ή μικρότερος του αριθμού των ατομικών τροχιακών που συμμετέχουν στον υβριδισμό;

8.  Ποια διαφορά παρουσιάζουν οι δεσμοί σ και οι δεσμοί π σε σχέση με:

α)  το είδος των τροχιακών που επικαλύπτονται;

β)  τον τρόπο επικάλυψης των τροχιακών;

γ)  την πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους;

δ)  την ισχύ τους;

ε)  τη δυνατότητα ελεύθερης περιστροφής;

9.  α)  Με ποια προϋπόθεση δημιουργείται δεσμός π; Σε ποια από τα επόμενα μόρια υπάρχουν δεσμοί π;

HI          O₂          Br₂          N₂          CO₂

β)  Ποιος δεσμός βρίσκεται σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, ο δεσμός σ ή ο δεσμός π;

γ)  Να εξηγήσετε γιατί δεν είναι δυνατόν σε ένα μόριο να υπάρχει μόνο δεσμός π.

10.  Πώς γίνεται η επικάλυψη των ατομικών τροχιακών κατά το σχηματισμό χημικού δεσμού στα παρακάτω μόρια;

α)  H₂                β)  Cl₂               γ)  HBr               δ)  O₂

ε)  N₂                στ)  BrCl           ζ)  H₂O               η)  PH₃

Πώς χαρακτηρίζονται οι δεσμοί που προκύπτουν;

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: ₁H, ₁₇Cl, ₃₅Br, ₈O, ₇N και ₁₅P.

11. Να εξηγήσετε γιατί το υδρογόνο σχηματίζει πάντοτε ομοιοπολικό δεσμό σ όταν ενώνεται με άλλα αμέταλλα.

12.  Να εξηγήσετε ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες.

α) Κατά την επικάλυψη ενός s ατομικού τροχιακού με ατομικό τροχιακό s ή p σχηματίζεται δεσμός σ.

β) Ο δεσμός π έχει μεγαλύτερη πυκνότητα ηλεκτρονικού νέφους πάνω στο άξονα που συνδέει τους δύο πυρήνες.

γ) Στον δεσμό σ υπάρχει μεγαλύτερη επικάλυψη ατομικών τροχιακών απ’ ό,τι στον δεσμό π.

δ) Οι δεσμοί σ σχηματίζονται μόνο με επικάλυψη s ατομικών τροχιακών.

ε) Όταν γίνεται αλληλοεπικάλυψη p ατομικών τροχιακών, σχηματίζεται δεσμός σ ή δεσμός π.

στ) Για να σχηματιστεί δεσμός π σε ένα μόριο, πρέπει το μόριο να περιέχει τουλάχιστον έναν δεσμό σ.

ζ)  Στο μόριο του Ν₂ υπάρχουν τρεις ισότιμοι δεσμοί.

η)  Το υδρογόνο σχηματίζει δεσμούς σ ή δεσμούς π.

13.  Σε ποιες από τις επόμενες περιπτώσεις σχηματίζονται υβριδικά τροχιακά;

α)  Συνδυάζονται 2 τροχιακά p με 1 τροχιακό s του C.

β)  Συνδυάζονται 2 τροχιακά p ενός ατόμου.

γ)  Επικαλύπτεται 1 τροχιακό s του Η με ένα τροχιακό p άλλου ατόμου.

δ)  Συνδυάζονται 3 τροχιακά p του Ν με ένα τροχιακό s άλλου ατόμου.

ε)  Συνδυάζονται 1 τροχιακό s με 3 τροχιακά p και 2 τροχιακά d του ατόμου S.

14. Από τα ατομικά τροχιακά 2s και 2p του C μπορούν να προκύψουν τα υβριδικά τροχιακά sp³, sp² sp.

α)  Είναι σωστό ότι τα τροχιακά sp³, sp² και sp έχουν το ίδιο σχήμα;

β) Να διατάξετε τα ατομικά τροχιακά 2s, 2p και τα τρία είδη υβριδικών τροχιακών κατά σειρά ελαττούμενης ενέργειας.

15.  Δίνονται τα μήκη δεσμών των υδραλογόνων (HX) σε pm:

H – F: 92,       Η – Cl: 127,       H – Br: 141       και       H – I: 161

α) Ποια τροχιακά επικαλύπτονται κατά τον σχηματισμό ομοιοπολικού δεσμού στα υδραλογόνα;

β)  Να συγκρίνετε την ισχύ των δεσμών H – X.