Kun hiiliatomi (1s22s22p2) sitoutuu neljään muuhun atomiin, muodostuu neljä samanlaista ja samanenergistä molekyyli-orbitaalia, joissa kussakin on vain yksi elektroni.
Tätä muutosta sanotaan hybridisaatioksi. Hybridisoituneen hiiliatomin 2s2- ja 2p2-orbitaalit ovat järjestäytyneet uudelleen neljäksi samanlaiseksi sp3-hybridiorbitaaliksi.
Hybridisaatio = atomiorbitaalien uudelleenjärjestyminen, jolloin muodostuu uusia avaruudellisesti eritavoin suuntautuneita orbitaaleja.
sp3-Hybridiorbitaalit muodostuvat yhden s-orbitaalin ja kolmen p-orbitaalin uudelleenjärjestyessä. sp3-Orbitaalit pyrkivät suuntautumaan mahdollisimman kauas toisistaan muodostaen tetraedrirakenteen, jossa sidosten väliset kulmat ovat 109,5°.
Metaani on rakenteeltaan tetraedrinen, koska sen neljä elektroniparia sijaitsevat sp3-orbitaaleilla ja pyrkivät minimoimaan elektronien välisen vuorovaikutuksen sijoittumalla mahdollisimman kauas toisistaan. Molekyylin muoto on selitettävissä valenssikuoren elektroniparien repulsion avulla (valence shell electron pair repulsion, VSEPR). Metaanilla (CH4) on neljä identtistä sp3-hybridiorbitaalia, joilla se muodostaa C-H sigma(s)-sidoksen vetyatomien s-orbitaalien kanssa (sp3-s s-sidos). Metaanin C-H sidokset ovat yhtä pitkiä (1,10Å) ja jokainen H-C-H sidoskulma on 109,5°.
Myös ammoniakilla, NH3 ja vedellä H2O on tetraedrinen rakenne. Niissä vapaat elektronipari miehittävät ei sidoksia muodostavat sp3-orbitaalit
Tehtävä. Millainen on ammoniumionin, NH4+, rakenne ja mikä hybridisaatio sen typpiatomilla on? Vastaus.
| Sisällysluettelo | 1. Johdanto: orgaanisten yhdisteiden rakenne ja sidokset; hapot ja emäkset |