1.10 : Değerlik Bağ Teorisi ve Hibritleşmiş Orbitaller

Değerlik bağı teorisine göre kovalent bağ şu durumlarda ortaya çıkar: (1) bir atomdaki yörünge ikinci bir atomdaki yörünge ile örtüşür ve (2) her yörüngedeki tek elektronlar bir elektron çifti oluşturmak üzere birleşir. Kovalent bağın gücü ilgili yörüngelerin örtüşme derecesine bağlıdır. Maksimum örtüşme, yörüngelerin iki çekirdek arasındaki doğrudan bir çizgi üzerinde üst üste gelmesi durumunda mümkündür.

Bir σ bağı (Lewis yapısındaki tek bağ), elektron yoğunluğunun çekirdekler arası eksen boyunca bölgede yoğunlaştığı bir kovalent bağdır. π bağı, iki p yörüngesinin yan yana örtüşmesiyle oluşan bir kovalent bağdır. Bir π bağında, yörüngesel örtüşme bölgeleri nükleerler arası eksenin karşıt taraflarında yer alırken, eksen boyunca bir düğüm (elektron bulma olasılığı olmayan bir düzlem) bulunur. Tüm tekli bağlar σ bağlarından oluşurken, çoklu bağlar hem σ hem de π bağlarından oluşur.

Atomlar bir molekülde birbirine bağlandığında, atomik yörüngelerin dalga fonksiyonları farklı şekillere sahip yeni matematiksel açıklamalar üretmek üzere birleşebilir. Bu işleme hibridizasyon adı verilir ve matematiksel olarak atomik yörüngelerin doğrusal birleşimi ile gerçekleştirilir. Ortaya çıkan yeni yörüngelere hibrit yörüngeler denir.

Yalnızca kovalent bağlı atomlarda oluşan hibrit yörüngelerin şekilleri ve yönelimleri, izole edilmiş atomlardaki atomik yörüngelerden farklıdır. Hibrit yörüngelerin sayısı, bunları oluşturmak için bir araya getirilen atomik yörüngelerin sayısına eşittir. Bir dizi hibrit yörüngedeki tüm yörüngeler şekil ve enerji bakımından eşdeğerdir ve yönelimleri VSEPR teorisi tarafından tahmin edilir. Hibrit yörüngeler üst üste binerek σ bağları oluştururken, melezleşmemiş yörüngeler üst üste binerek π bağları oluşturur.

Örneğin, karbonun uyarılmış durumunda, bir 2s ve üç 2p yörüngesi hibridizasyona uğrayarak tetrahedral olarak yönlendirilmiş dört dejenere hibrit sp³ yörüngesi elde edilir. Bir metan molekülünde, dört hidrojen atomunun her birinin 1'ler yörüngesi, bir sigma (σ) bağı oluşturmak üzere karbon atomunun dört sp³ yörüngesinden biriyle örtüşür.

Benzer şekilde, karbonun bir 2s ve iki 2p yörüngesinin karıştırılması, üçgen düzlemsel geometriye sahip üç eşdeğer sp² hibrit yörüngesi üretirken, bir 2s ve 2p yörüngelerinden birinin melezleşmesi, birbirine 180° yönelimli iki sp yörüngesi oluşturur.

Değerlik alt kabuklarında d yörüngeleri bulunan atomlar için, beş değerlik kabuğu atomik yörüngesinin (bir s, üç p ve d yörüngelerinden biri) hibritlenmesi, trigonal bipiramidal geometriye sahip beş sp³d- hibrit yörüngesi verir. Altı hibrit yörüngeden oluşan bir oktahedral düzenleme, altı değerlik kabuğu atomik yörüngesinin (bir s, üç p ve d yörüngelerinden ikisi) karıştırılmasıyla elde edilir ve bu da altı sp³d². hibrit yörüngesi verir.

Bu metin ABC’den uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 8.1 Valence Bond Theory and Section 8.2 Hybrid Atomic Orbitals.