4.5 Electron Promotion and the Hybr

4.5 Electron Promotion and the Hybridization of Orbitals
When we try to apply VB theory to methane, we run into difficulties. A carbon
atom has the configuration [He]2s22px
12py
1 with four valence electrons (34).
However, two valence electrons are already paired, and only the two half-filled
2p-orbitals appear to be available for bonding. It looks as though a carbon atom
should have a valence of 2 and form two perpendicular bonds, but in fact it almost
always has a valence of 4 (it is commonly “tetravalent”) and in CH4 has a tetrahedral
arrangement of bonds.
To account for the four bonds we note that a carbon atom would have four
unpaired electrons available for bonding if an electron is promoted—that is,
has been relocated to a higher-energy orbital. When a 2s-electron is promoted
into an empty 2p-orbital, we get the configuration [He]2s12px
12py
12pz
1 (35).
Without promotion, a carbon atom can form only two bonds; after promotion,
it can form four bonds. Although it takes energy to promote an electron, the
overall energy of the CH4 molecule is lower than if carbon formed only two
CßH bonds.
The characteristic tetravalence of carbon is due to the small promotion
energy of a carbon atom. The promotion energy is small because a 2s-electron is
transferred from an orbital that it shares with another electron to an empty
2p-orbital. Although the promoted electron enters an orbital of higher energy,
it experiences less repulsion from other electrons than before it was promoted.
As a result, only a little energy is needed to promote the electron. Nitrogen,
carbon’s neighbor in the periodic table, cannot use promotion to increase the
number of bonds it can form, because it has no empty p-orbitals (36). The same
is true of oxygen and fluorine. Promotion of an electron is possible if the overall
change, taking account of all contributions to the energy and especially the
greater number of bonds that can thereby be formed, is toward lower energy.
Boron, [He]2s22p1, like carbon, is an element in which promotion can lead to the
formation of more bonds (three in boron’s case), and boron does typically form
three bonds.
At this stage, it looks as though electron promotion should result in two different
types of bonds in methane, one bond from the overlap of a hydrogen 1s-orbital
and a carbon 2s-orbital, and three more bonds from the overlap of hydrogen
1s-orbitals with each of the three carbon 2p-orbitals. The overlap with the 2p-orbitals
should result in three -bonds at 90 to one another. However, this arrangement is
inconsistent with the known tetrahedral structure of methane, which is four equivalent
bonds.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

4.5 โปรโมชั่นอิเล็กตรอนและ Hybridization ของ Orbitalsเมื่อเราพยายามใช้ทฤษฎี VB กับมีเทน เราทำงานในความยากลำบาก คาร์บอนเป็นอะตอมมีการกำหนดค่า [เขา] 2s22px12py1 มี 4 เวเลนซ์อิเล็กตรอน (34)อย่างไรก็ตาม 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอนจับคู่แล้ว และสองเท่าครึ่งเต็มไปด้วย2p orbitals จะ พร้อมใช้งานสำหรับงาน เหมือนประหนึ่งอะตอมคาร์บอนควรมีเวเลนซ์ 2 และแบบสองเส้นพันธบัตร แต่ในความเป็นจริงมันเกือบมีเวเลนซ์ 4 (เป็นบ่อย "tetravalent") และใน CH4 มีแบบ tetrahedralการจัดเรียงของพันธบัตรการบัญชีสำหรับพันธบัตร 4 เราทราบว่า อะตอมคาร์บอนจะมีสี่สำหรับยึดถ้าอิเล็กตรอนจะเลื่อนขึ้นอิเล็กตรอน unpaired — นั่นคือมีการย้ายไปพลังงานสูงกว่าออร์บิทัล เมื่อ 2s-อิเล็กตรอนคือการส่งเสริมเป็นการว่าง 2p ออร์บิทัล เราได้รับการกำหนดค่า [เขา] 2s12px12py12pz1 (35)ไม่ มีโปรโมชั่น อะตอมคาร์บอนสามารถฟอร์มพันธบัตรเพียงสอง หลังจากส่งเสริมมันสามารถฟอร์มพันธบัตร 4 แม้ว่าใช้พลังงานอิเล็กตรอน การส่งเสริมการพลังงานรวมของโมเลกุล CH4 มีต่ำกว่าถ้าคาร์บอนเกิดขึ้นสองเท่าCßH พันธบัตรTetravalence ลักษณะของคาร์บอนที่มีเนื่องจากโปรโมชั่นขนาดเล็กพลังงานของอะตอมคาร์บอน ส่งเสริมพลังงานมีขนาดเล็กเนื่องจาก 2s-อิเล็กตรอนโอนย้ายจากออร์บิทัลที่หุ้นกับอิเล็กตรอนอื่นจะว่าง2p-ออร์บิทัลแม้ว่าอิเล็กตรอนส่งเสริมป้อนออร์บิทัลที่มีพลังงานสูงเรื่องประสบการณ์น้อย repulsion จากอิเล็กตรอนอื่น ๆ กว่าก่อนมีการเลื่อนขั้นดัง เพียงเล็กน้อยพลังงานเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อส่งเสริมการอิเล็กตรอน ไนโตรเจนเพื่อนบ้านของคาร์บอนในตารางธาตุ ไม่สามารถใช้โปรโมชั่นเพื่อเพิ่มการจำนวนพันธบัตรจะสามารถฟอร์ม เนื่องจากมันไม่ว่างเปล่า p-orbitals (36) เหมือนเดิมเป็นจริงของออกซิเจนและฟลูออรีน โปรโมชั่นของอิเล็กตรอนเป็นไปได้ถ้าโดยรวมการเปลี่ยนแปลง การคำนึงผลงานทั้งหมด เพื่อพลังงาน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการจำนวนมากกว่าพันธบัตรที่สามารถทำให้เกิด เป็นต่อพลังงานโบรอน 2s22p1 [เขา] เช่น คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่ส่งเสริมการขายสามารถนำไปสู่การโดยปกติการก่อตัวมากกว่าพันธบัตร (สามในกรณีของโบรอน), และโบรอนพันธบัตร 3ในขั้นตอนนี้ มันดูเหมือนว่าอิเล็กตรอนส่งเสริมควรทำในสองแตกต่างกันชนิดของพันธบัตรในมีเทน พันธะหนึ่งจากทับซ้อนกันของ 1s ออร์บิทัลของไฮโดรเจนเป็นและคาร์บอน 2s ออร์บิทัล และพันธบัตร 3 เพิ่มเติมจากการซ้อนเหลื่อมของไฮโดรเจน1s-orbitals ด้วยคาร์บอน 3 p 2-orbitals ทับซ้อนกับ orbitals p 2ควรทำ 3 - พันธบัตรที่ 90 วันอื่น อย่างไรก็ตาม นี้จัดเป็นสอดคล้องกับโครงสร้าง tetrahedral รู้จักของมีเทน ซึ่งเป็น 4 เท่าพันธบัตร

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

โปรโมชั่น 4.5 อิเล็กตรอนและการผสมพันธุ์ของ Orbitals
เมื่อเราพยายามที่จะใช้ทฤษฎี VB เพื่อมีเทนเราทำงานเป็นความยากลำบาก คาร์บอนอะตอมที่มีการตั้งค่า [เขา] 2s22px 12py 1 กับสี่อิเล็กตรอน (34). อย่างไรก็ตามสองอิเล็กตรอนจะจับคู่แล้วและมีเพียงสองครึ่งหนึ่งที่เต็มไปด้วย2p-orbitals ดูเหมือนจะพร้อมใช้งานสำหรับการเชื่อม มันดูราวกับว่าอะตอมของคาร์บอนควรจะมีความจุ 2 และรูปแบบสองพันธบัตรตั้งฉาก แต่ในความเป็นจริงมันเกือบมักจะมีความจุ4 (มันเป็นปกติ "tetravalent") และใน CH4 มี tetrahedral การจัดเรียงของพันธบัตร. เพื่อบัญชี สำหรับสี่พันธบัตรเราทราบว่าอะตอมคาร์บอนจะมีสี่อิเล็กตรอนunpaired ใช้ได้สำหรับพันธะหากอิเล็กตรอนได้รับการสนับสนุนที่เป็นที่ได้รับการย้ายไปอยู่กับพลังงานที่สูงขึ้นวงโคจร เมื่อ 2s อิเล็กตรอนได้รับการส่งเสริมให้เป็น2p วงที่ว่างเปล่าที่เราได้รับการตั้งค่า [เขา] 2s12px 12py 12pz 1 (35). โดยไม่มีโปรโมชั่นที่มีอะตอมของคาร์บอนสามารถสร้างเพียงสองพันธบัตร หลังจากที่โปรโมชั่นก็สามารถสร้างสี่พันธบัตร แม้ว่ามันจะต้องใช้พลังงานในการส่งเสริมอิเล็กตรอนที่ใช้พลังงานโดยรวมของโมเลกุล CH4 ต่ำกว่าถ้าคาร์บอนที่เกิดขึ้นเพียงสองพันธบัตรCssh. tetravalence ลักษณะของคาร์บอนเป็นเพราะโปรโมชั่นขนาดเล็กพลังงานของอะตอมคาร์บอน พลังงานโปรโมชั่นที่มีขนาดเล็กเพราะ 2s อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนจากวงโคจรที่หุ้นกับอิเล็กตรอนอื่นเพื่อที่ว่างเปล่า2p วง แม้ว่าอิเล็กตรอนการเลื่อนเข้าสู่วงโคจรของพลังงานที่สูงขึ้นก็มีประสบการณ์การขับไล่จากอิเล็กตรอนน้อยกว่าคนอื่น ๆ ก่อนที่จะได้รับการเลื่อน. เป็นผลให้เพียงพลังงานน้อยเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อส่งเสริมอิเล็กตรอน ไนโตรเจนเพื่อนบ้านคาร์บอนในตารางธาตุที่ไม่สามารถใช้โปรโมชั่นที่จะเพิ่มจำนวนของพันธบัตรก็สามารถรูปแบบเพราะมันไม่เคยมีใครorbitals พีว่างเปล่า (36) เช่นเดียวกับที่เป็นจริงของออกซิเจนและฟลูออรีน โปรโมชั่นของอิเล็กตรอนเป็นไปได้ถ้าโดยรวมเปลี่ยนแปลงคำนึงถึงผลงานทั้งหมดไปยังพลังงานและโดยเฉพาะอย่างยิ่งจำนวนมากของพันธบัตรที่จึงสามารถเกิดขึ้นเป็นต่อการใช้พลังงานที่ต่ำกว่า. โบรอน [เขา] 2s22p1 เช่นคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งโปรโมชั่นสามารถนำไปสู่การก่อตัวของพันธบัตรมากขึ้น(สามในกรณีโบรอน) และโบรอนไม่โดยทั่วไปในรูปแบบสามพันธบัตร. ในขั้นตอนนี้ดูเหมือนว่าโปรโมชั่นของอิเล็กตรอนจะส่งผลแตกต่างกันสองประเภทพันธบัตรในก๊าซมีเทนซึ่งเป็นหนึ่งในตราสารหนี้จากการทับซ้อนของไฮโดรเจน 1s วงและคาร์บอน2s วงและสามพันธบัตรเพิ่มเติมจากการซ้อนทับกันของไฮโดรเจน1s-orbitals กับแต่ละสามคาร์บอน orbitals-2p ทับซ้อนกับ orbitals-2p ควรจะส่งผลในสาม? -bonds ที่ 90? กับอีกคนหนึ่ง. อย่างไรก็ตามข้อตกลงนี้เป็นที่ไม่สอดคล้องกับโครงสร้าง tetrahedral ที่รู้จักกันของก๊าซมีเทนซึ่งเป็นสี่เทียบเท่าพันธบัตร

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

4.5 ส่งเสริมและลูกผสมของอิเล็กตรอนวงโคจร
เมื่อเราพยายามนำทฤษฎี VB มีเทน เราวิ่งเข้าไปในปัญหา คาร์บอนอะตอมที่มีค่า
[ ]

เขา 2s22px 12py 1 กับ 4 เวเลนซ์อิเล็กตรอน ( 34 ) .
แต่สองอิเล็กตรอนมีคู่และมีเพียงสองครึ่งเต็ม
2p วงโคจรปรากฏ สามารถ เชื่อม ดูเหมือนว่าอะตอมคาร์บอน
ควรมี 2 รูปแบบ 2 และสองตั้งฉากพันธบัตร แต่ในความเป็นจริงมันเกือบ
มักจะมีความจุ 4 ( โดยทั่วไป " ที่ " ) และในร่างมีการจัดเรียง tetrahedral

พันธบัตร เพื่อให้บัญชีสี่พันธบัตรที่เราทราบว่าอะตอมของคาร์บอน จะมีสี่
Unpaired อิเล็กตรอนที่มีอยู่สำหรับ เชื่อม ถ้าอิเล็กตรอนจะส่งเสริมคือ
ถูกย้ายไปที่สูงขึ้นพลังงานที่โคจรเมื่ออิเล็กตรอนถูกเลื่อนเป็น 2s 2p โคจร
ว่างๆ เราจะได้รับค่า [ เขา ] 2s12px


12py 12pz 1 ( 35 ) .
ไม่มีโปรโมชั่น อะตอมคาร์บอน สามารถสร้างเพียงสองพันธบัตร หลังโปรโมชั่น ,
มันสามารถสร้างสี่พันธบัตร แม้ว่ามันจะใช้พลังงานเพื่อส่งเสริมอิเล็กตรอน
พลังงานรวมของโมเลกุลที่เป็นร่างกว่าถ้าคาร์บอนที่เกิดขึ้นเพียงสองß

C H พันธบัตร