Hybridisatie

[Giulia]

Hoi! Ik ben Julie en ik volg sinds een week biomedische wetenschappen aan de unief. In chemie zijn we bezig met orbitalen en ik heb enkele vragen.

In mijn cursus staat dat bij vorming van water de orbitalen in O hybridiseren tot 4 sp3 orbitalen, maar waarom is dit zo? Waarom is er bvb geen hybridisatie tot 3 sp2 orbitalen waarbij de 2 elektronen paren respectievelijk in een p- en sp2 orbitaal zitten en de 2 vrije elektronen elk in een sp2 orbitaal (zodat de 2 H atomen toch gelijkwaardig gebonden zijn)?

Ook vroeg ik mij af waarom soms een dubbele binding C=C ontstaat. Wat zorgt ervoor dat dit gebeurt? Of vindt dit gewoon soms eens plaats omdat het mogelijk is?

Alvast bedankt!

Julie

[Klintersaas]

Zelf ben ik niet thuis in deze materie, maar misschien heb je hier iets aan.

[Akarai]

De hybridisatie kan je bepalen aan de hand van het sterisch getal (= aantal bindingspartners + aantal vrije elektronenparen)

Sterisch getal 4 -> sp³

Sterisch getal 3 -> sp²

Sterisch getal 2 -> sp

Voor het zuurstofatoom in water geeft dit 2 vrije elektronenparen + 2 bindingspartners (teken de Lewis-structuur), dus is dit sp³ gehybridiseerd.

Er zijn uitzonderingen op deze regel, zoals aromaten waarbij een atoom toch anders zal hybridiseren zodat het een aromaat wordt (energetisch gunstiger).

[Marko]

@Akarai: Wat is daar de uitzondering dan van? Neem bijvoorbeeld benzeen, ieder C-atoom is gebonden aan 2 andere C-atomen en aan 1 H-atoom. Het sterisch getal is dus 3, en de atomen zijn dus sp2 gehybridiseerd. Klopt precies.

@Julie: Dubbele en drievoudige bindingen ontstaan inderdaad omdat het mogelijk is. Het is in die gevallen het meest gunstig om ze te laten ontstaan. Koolstof wil graag 4 bindingen aangaan, bij een molecuul als C2H4 (etheen) kan dat alleen als er tussen de koolstoffen 2 bindingen zitten.

Wat betreft de hybridisatie van water: Als H2O sp2-gehybridiseerd is, betekent dit dat er op zuurstof 3 sp2-orbitalen zijn en 1 p-orbitaal. De H-atomen zouden dan inderdaad beide met dezelfde type orbitaal gebonden zijn, maar de vrije electronenparen zijn dan verschillend! Bij sp3-hybridisatie is er meer symmetrie in het molecuul.

Over het algemeen kun je zeggen, dat atomen met alleen enkele bindingen sp3 gehybridiseerd zijn, atomen met 1 dubbele binding sp2, en met 2 dubbele bindingen (bijvoorbeeld C in CO2) of 1 drievoudige binding sp. Dat leidt uiteindelijk tot de meest gunstige toestand, dat wil zeggen, met de negatieve lading van alle electronen het beste verdeeld over het molecuul.

[Akarai]

@Akarai: Wat is daar de uitzondering dan van? Neem bijvoorbeeld benzeen, ieder C-atoom is gebonden aan 2 andere C-atomen en aan 1 H-atoom. Het sterisch getal is dus 3, en de atomen zijn dus sp2 gehybridiseerd. Klopt precies.

Ik bedoelde dus bij sommige aromaten..foutje van mijn kant...wat een klein woordje allemaal niet kan doen

Enkele voorbeelden:

Het zuurstofatoom in furan in sp²-gehybridiseerd, terwijl het sterisch getal 4 heeft

Het zwavelatoom in thiofeen is ook sp²-gehybridiseerd, terwijl het sterisch getal ook daar 4 is.

Het stikstofatoom in pyrrool is sp²-gehybridiseerd, sterisch getal toch 4.

[leen]

kijk ook een op

http://sciencetalk.nl/forum/index.php?s...hl=hybridisatie

[Giulia]

Ok, bedankt! Ik begin het een beetje te snappen nu.

Maar hebben atomen dan een natuurlijke neiging om hun orbitalen te doen hybridiseren (om zo een stabielere structuur te bekomen door energieverlies)?

Je zou bij bvb C=O kunnen twijfelen over de hyb van O (vindt die plaats of niet?), want op het eerste zicht lijkt het niet nodig (2 vrije elektronen in 2 vd 3 p-orbitalen, 1 elektronenpaar in het resterend p-orbitaal), maar is het dan ook zo dat een sp2hyb wel degelijk plaatsvindt om een meer symmetrische molecule te bekomen en een optimale afstoting tussen de elektronen onderling?

Alvast bedankt, opnieuw ..

Julie

[Akarai]

Maar hebben atomen dan een natuurlijke neiging om hun orbitalen te doen hybridiseren (om zo een stabielere structuur te bekomen door energieverlies)?

Wanneer atomen bindingen gaan vormen zullen ze eerst hun orbitaalstructuur wijzigen. Door het vormen van sp³, sp² en sp orbitalen kunnen de elektronen verder weg van het atoom bewegen en zo dus ook makkelijker naburige atomen voorzien van lading. Je zou kunnen zeggen dat het atoom zijn handen uitstrekt om een hand te geven met de andere atomen eigenlijk

Je zou bij bvb C=O kunnen twijfelen over de hyb van O (vindt die plaats of niet?), want op het eerste zicht lijkt het niet nodig (2 vrije elektronen in 2 vd 3 p-orbitalen, 1 elektronenpaar in het resterend p-orbitaal), maar is het dan ook zo dat een sp2hyb wel degelijk plaatsvindt om een meer symmetrische molecule te bekomen en een optimale afstoting tussen de elektronen onderling?

Bij koolstofmonoxide (CO) kun je meerdere resonantievormen (Lewis-structuren) tekenen. Geen enkele van deze resonantievormen is de werkelijke structuur van het molecuul, maar elk levert een bijdrage tot de echte structuur. Hoe sterk een bepaalde resonantievorm bijdraagt tot het molecuul hangt dan weer af van hoe gunstig die resonantievorm energetisch is. De echte structuur is dan een lineaire combinatie van de resonantievormen met hun gewichten (afhankelijk van stabiliteit).

De resonantievormen van CO:

[Marko]

Volgens mij ging het niet om de hybridisatie van CO maar om de hybridisatie van een carbonyl (C=O) groep.

Wanneer het O-atoom in die groep niet gehybridiseerd zou zijn, zouden de 2 vrije elektronenparen dichter bij elkaar in de buurt zitten dan wanneer er sp2-hybridisatie is. Teken het maar eens uit, in het eerste geval krijg je hoeken van 90 graden tussen de 2 p-orbitalen; in het 2e geval maken ze een hoek van 120 graden.

[Giulia]

Okido, bedankt!