Как углерод образует кратные связи. sp2 - гибридизация атома углерода

В предыдущей серии мы рассмотрели теорию гибридизации атома углерода и первый вид гибридизации - sp3. Прежде чем приступать к работе над материалом данной статьи настоятельно рекомендую освежить в памяти основные моменты предыдущей части.

Итак, как мы уже говорили о том, что в sp3-гибридизации участвуют одна s- и три p- электронных орбитали внешнего энергетического уровня возбуждённого состояния атома углерода (об этом Вы можете прочесть здесь).

А что, если в гибридизации, в выравнивании электронных орбиталей по энергии, примет участие меньшее число электронных орбиталей?

Мы получим другие виды гибридизации. Так в sp2-гибридизации участвует одна s- и 2 p- электронных орбитали:

Как результат - три sp2 - электронных орбитали с гибридным электронным облаком

При этом одна p-электронная орбиталь остаётся негибридизованной и сохраняет классическую гантелеобразную форму электронного облака.

Электронная "картина" sp2-гибридного атома углерода

А электронная конфигурация sp2-гибридного атома углерода принимает вид:

Негибиридизованная p-электронная орбиталь занимает перпендикулярное положение по отношению к трём гибридным sp2-электронным орбиталям.

Чтобы понять, в каком случае мы имеем дело с sp2-гибридным атомом углерода, познакомимся с молекулой такого вещества, как этилен:

Слева - молекулярная формула этилена, справа - структурная

Между двумя атомами углерода в составе этилена мы наблюдаем наличие двойной связи. Интересный момент заключается в том, что каждая из этих двух связей между атомами углерода в составе этилена имеет разное происхождение.

Так одна связь образована за счёт перекрывания двух sp2-гибридных электронных орбиталей, а вторая - за счёт перекрывания негибридизованных p-электронных орбиталей:

Электронное строение молекулы этилена

То есть, в составе обозначенной двойной связи одна образована за счёт перекрывания электронных орбиталей на прямой, соединяющей центры атомов - это так называемая сигма-связь, а вторая - за счёт перекрывания негибирдных p-электронных орбиталей вне плоскости молекулы - это так называемая пи-связь.

Слева - прописная буква сигма, справа - пи

Таким образом мы рассмотрели пример образования кратной связи, в данном случае двойной связи. Определили, что внутри этой кратной двойной связи каждая из связей отличается друг от друга по происхождению, а в дальнейшем мы скажем, что и по свойствам, в связи с чем этим связям даже присвоены разные названия - сигма и пи.

В следующих частях мы поговорим, за счёт чего возможно образование кратной тройной связи, познакомимся с молекулой ацетилена и разберёмся, в чём же принципиальное отличие связей, обозначенных как сигма и пи.

Пока.