W czasie powstawania cząsteczek orbitale atomowe łączą się ze sobą tworząc orbitale molekularne – czyli zwyczajnie mówiąc: wiązania.
Badanie tego procesu udowodniło, że orbitale powłoki walencyjnej mogą ulegać przemianom, które prowadzą do utworzenia nowych orbitali, ale o takim samym kształcie i energii.
Dzieje się tak w przypadku, kiedy powłoka walencyjna składa się z różnego typu orbitali: np s oraz p. Mają one zupełnie odmienny kształt – orbital s jest kulą, zaś orbitale p to tzw. ósemki (w centrum takiej ósemki znajduje się jądro atomu).
Proces hybrydyzacji to łączenie się orbitali różnych typów oraz ponowny rozdział na kilka jednakowych części (mających taki sam kształt i taką samą energię).
Jeśli hybrydyzacji ulegają 2 orbitale (s oraz px) – wówczas powstają 2 nowe orbitale zhybrydyzowane o jednakowych wymiarach i rozłożone w przestrzeni tak, aby oddziaływały na siebie z jak najmniejszą energią (w tym wypadku ustawią się w jednej linii).
Pod koniec podany jest przykład cząsteczki amoniaku – kształt cząsteczki amoniaku jest wynikiem zachodzenia hybrydyzacjo atomu azotu. Trzy nowo powstałe orbitale tworzą wiązanie z atomami wodoru, zaś czwarty zajmuje wolna para elektronowa. Cała cząsteczka nie ma więc struktury płaskiej, ale przypomina piramidkę (fachowo nazywamy to kształtem tetraedrycznym).
Typy hybrydyzacji i ich cechy
Hybrydyzacja sp – łączy się jeden orbital s i jeden orbital p – powstają 2 nowe orbitale zhybrydyzowane. Na filmie miałeś okazję zobaczyć, że tworzą one prostą linię. Kąt pomiędzy tymi orbitalami wynosi 180 stopni a cząsteczka będzie miała kształt liniowy.
Hybrydyzacja sp2 – powstaje z jednego orbitalu s oraz dwóch orbitali p. Powstają 3 nowe, zhybrydyzowane orbitale – tworzą one strukturę płaską, na planie trójkąta (jak znaczek mercedesa). Kąt pomiędzy orbitalami wynosi 120 stopni a cząsteczka jest płaska.
Hybrydyzacja sp3 – powstaje z jednego orbitalu s oraz trzech orbitali p. Powstają nowe, zhybrydyzowane orbitale – tworzą one strukturę przestrzenną zwaną tetraedrem. Kąt pomiędzy orbitalami wynosi 109,5 stopnia.
Pod tym linkiem kryje się bardzo dokładny filmik pokazujący hybrydyzacje i ich wpływ na budowę:
http://www.youtube.com/watch?v=DrGRTtdJgoo&feature=watch_response