Свойства гибридных атомных орбиталей

Гибридизация АО, участвующие в гибридизации Количество ГАО Геометрия расположения ГАО Валентные углы, (в градусах)
sp s+px (или s+py, s+pz) Линейная
sp2 s+px+ру (s и любые две р) Треугольник
sp3 s+px+ру+рz Тетраэдр
dsp2 s+px+ру+dx2-y2 Квадрат
dsp3 s+px+ру+рz+dz2 Тригональная бипирамида 90; 120; 180
d2sp3 s+px+ру+рz+dx2-y2+dz2 Октаэдр

В табл. 7 приведены наиболее характерные примеры геометрии молекул и соответствующей гибридизации центрального атома. Взаимная ориентация ГАО приведена на рис. 19.

Гибридизоваться могут не все орбитали, а только близкие по энергии (в пределах одного электронного слоя или с участием предвнеших d‑АО), и электронные облака должны размещаться в пространстве достаточно близко и компактно. Реально этим условиям удовлетворяют небольшие по размеру атомы 2-го периода (В, С, N, О), и метод ГАО получил особую популярность в органической химии. Для атомов 3-го и последующих периодов гибридизации фактически нет: валентные углы в H2S, H2Te, PH3 близки к 90º, а не к тетраэдрическому углу 109º, что указывает на перекрывание 1-s АО водорода с не гибридизованными nр-АО S, Te, P и т. п.

Чтобы уяснить подход к описанию геометрии молекул через ГАО, следует обратить пристальное внимание на вторую колонку табл. 7 и вспомнить ориентацию электронных облаков для различных АО (см. рис. 6, с. 31). При комбинации s-, двух р- и одной d‑АО вовсе не обязательно образуются направленные к вершинам квадрата четыре ГАО, а только при смешении указанных в таблице АО. То же относится и к октаэдрической геометрии и вообще к любым ГАО с участием d‑АО ввиду их различной пространственной ориентации. Поэтому применение ГАО скорее может объяснить известную геометрию, чем предсказывать ее, и для неорганической химии предпочтительнее другой подход, основанный на минимизации отталкивания электронных пар, изложенный ниже в подразд. 3.6.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое валентный угол?

2. Предскажите геометрию молекулы РН3, если считать, что гибридизации АО фосфора не происходит.

3. Приведите примеры частиц, в которых в состоянии sр3 находится: углерод; азот?

4. Какую гибридизацию можно ожидать для центрального атома в частицах: AsF5; SF6; SiF4; SiF62-; ХеF4?