Гибридизация электронных орбиталей на ЕГЭ по химии
Выберите два вещества, в молекулах которых все атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации.
ОХ, УЖ ЭТА ГИБРИДИЗАЦИЯ!
Мало кто в школе понимает эту тему. Тем более, авторы учебников приложили немалые усилия для этого. От нарисованных восьмерок поверх декартовой системы координат и душещипательных разговоров о сложной стереометрической форме более высокоэнергетичных электронов понятнее сия тема школьникам не становится.
Гибридизация орбиталей — совершенно естественный физический процесс (хотя бы формально и определяемый как гипотетический, т.е. эмпирически недоказанный) смешения разных (s, p, d, f) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы. Этот процесс происходит при образовании химических связей и является ответом на вопрос, почему атомные орбитали отличаются от молекулярных, а молекулы имеют различные геометрические формы. Гибридизированные молекулярные орбитали зависят от количества и энергии атомных орбиталей (электронов), которые участвуют в образовании химической связи.
Процесс гибридизации тесно связан с квантово-химическими вычислениями. Именно в результате решения волнового уравнения получается информация об орбиталях определенной (гибридизированной) формы, которые соответствуют минимуму энергии для заданного распределения ядерных координат.
Алгоритмам предсказания вида гибридизации посвящена публикуемая нами серьезная методическая литература, а также отдельные платные лекции.
Для решения же задач ЕГЭ школьнику зачастую достаточно помнить, что в алканах реализуется sp3 гибридизация, в алкенах и аренах - sp2, в алкинах - sp. Угол между гибридными орбиталями при в случае sp3 равен 109.5, sp2 — 120, sp — 180 градусам. Этим и определяется форма соответствующих молекул.
Обратимся к условию теста. В списке присутствует два алкена — этен и гексен, а также один арен — бензол. Таким образом, сразу три варианта могут оказаться правильными. Присмотримся к условию задания. Нужно выбрать только те соединения, в которых все атомы углерода находятся в заданном состоянии гибридизации. В таком случае гексен не удовлетворяет требованиям, ведь в нем только два атома углерода находятся в sp2 состоянии. Оно и понятно. Двойная связь в гексене лишь одна.
ВОЗНЕСЕМ ХВАЛУ ГАРМОНИИ ВСЕЛЕННОЙ
sp2 гибридизация реализуется у всех атомов углерода в этилене и бензоле: варианты (1) и (5).
Гибридизация в химии — одна из сложнейших тем школьного курса. Для того, чтобы начать понимать ее, занятия с серьезным педагогом, репетитором, вероятно, неизбежны. Если папа не доктор наук.
Ярлыки: алканы, алкены, бензол, гибридизация, химия