Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Конспекты / Методическаяч разработка для самостоятельной работы по теме "Типы гибридизации"

Методическаяч разработка для самостоятельной работы по теме "Типы гибридизации"

Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy


СВИДЕТЕЛЬСТВО СРАЗУ ПОСЛЕ ПРОСМОТРА ВЕБИНАРА

Вебинар «Подростковая лень: причины, способы борьбы»

Просмотр и заказ свидетельств доступен только до 22 января! На свидетельстве будет указано 2 академических часа и данные о наличии образовательной лицензии у организатора, что поможет Вам качественно пополнить собственное портфолио для аттестации.

Получить свидетельство за вебинар - https://infourok.ru/webinar/65.html

  • Химия

Поделитесь материалом с коллегами:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ

«КУПИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»











МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Типы гибридизации атома углерода»

для самостоятельной работы студентов

по дисциплине Химия

Раздел: Органическая химия

Тема: Предмет органической химии.

Теория строения органических соединений

Специальность: 34.02.01 «Сестринское дело» 1 курс

























Купино

2015 учебный год

Рассмотрена на заседании

предметно - цикловой методической комиссии по

общеобразовательным дисциплинам, общему гуманитарному и

социально – экономическому, математическому

и естественнонаучному циклу

Протокол от 2015 г.

Председатель ______________ /__________________/

























Автор - составитель: преподаватель химии высшей категории

Веде Ирина Викторовна


















Пояснительная записка к методическому пособию


Методическое пособие предназначено для углубленного изучения темы «Типы гибридизации атома углерода».

Практика показывает, что многие обучающиеся затрудняются при определении типов гибридизации атомов углерода и видов химической связи при изучении органических соединений.

Цель пособия – помочь обучающимся научиться определять типы гибридизации атомов углерода и виды химической связи в органических соединениях.
     
Данное пособие рекомендовано для студентов 1 курса специальности 34.02.01 Сестринское дело. Пособие содержит теоретический материал по теме, таблицы для систематизации знаний, упражнения для самостоятельной работы и развернутые ответы по каждому из заданий.

      Пособие направлено на формирование навыков самостоятельной работы с учебным материалом, осуществления поиска и использования информации, формирование и развитие творческого потенциала, повышение интереса к дисциплине.


 





































Я всегда готов учиться,

но мне не всегда нравится,

когда меня учат

У. Черчилль


Типы гибридизации атома углерода

Электронное строение атома углерода в основном состоянии 1s22s22, на р-орбиталях 2-го уровня находятся два неспаренных элекетрона. Это позволяет атому углерода образовать по обменному механизму только две ковалентные связи. Однако во всех органических соединениях углерод образует четыре ковалентные связи, что становится возможным в результате гибридизации атомных орбиталей.

Гибридизация - это взаимодействие атомных орбиталей с близкими значениями энергии, сопровождающееся образованием новых 'гибридных' орбиталей.

Гибридизация - процесс, требующий затрат энергии, но эти затраты с избытком компенсируются за счет энергии, выделяющейся при образовании большего числа ковалентных связей. образующиеся 'гибридные' орбитали имеют форму ассимметричной гантели и резко отличаются от исходных орбиталей атома углерода.

Для атома углерода возможно три типа гибридизации: 3-гибридизация - взаимодействующие орбитали показаны синими стрелками:

hello_html_m5f7b296b.jpg







2-гибридизация:

hello_html_355bf689.jpg

sр-гибридизация:

hello_html_m562eb6a3.jpg

Гибридные орбитали атома углерода способны участвовать в образовании только hello_html_m502a0222.jpg-связей, незатронутые гибридизацией р-орбитали образуют только hello_html_m6ec8f80b.jpg-связи. Именно этой особенностью определяется пространственное строение молекул органических веществ.



Гибридизация
атомных орбиталей углерода

Ковалентная химическая связь образуется при помощи общих связывающих электронных пар по типу:

hello_html_m6d3f20f8.png

Образовывать химическую связь, т.е. создавать общую электронную пару с «чужим» электроном от другого атома, могут только неспаренные электроны. Неспаренные электроны при записи электронных формул находятся по одному в клетке-орбитали.
Атомная орбиталь – это функция, которая описывает плотность электронного облака в каждой точке пространства вокруг ядра атома. Электронное облако – это область пространства, в которой с высокой вероятностью может быть обнаружен электрон.
Для согласования электронного строения атома углерода и валентности этого элемента пользуются представлениями о возбуждении атома углерода. В нормальном (невозбужденном) состоянии атом углерода имеет два неспаренных 2р2-электрона. В возбужденном состоянии (при поглощении энергии) один из 2s2-электронов может переходить на свободную р-орбиталь. Тогда в атоме углерода появляется четыре неспаренных электрона:

hello_html_508712d1.png

Напомним, что в электронной формуле атома (например, для углерода 6С – 1s22s22p2) большие цифры перед буквами – 1, 2 – обозначают номер энергетического уровня. Буквы s и р указывают форму электронного облака (орбитали), а цифры справа над буквами говорят о числе электронов на данной орбитали. Все s-орбитали сферические:

hello_html_70f354a2.jpg

На втором энергетическом уровне кроме 2s-орбитали имеются три 2р-орбитали. Эти 2р-орбитали имеют эллипсоидную форму, похожую на гантели, и ориентированы в пространстве под углом 90° друг к другу. 2р-Орбитали обозначают 2рх, 2рy и 2рz в соответствии с осями, вдоль которых эти орбитали расположены.

hello_html_5aaf7435.jpg

Форма и ориентация
р-электронных орбиталей

При образовании химических связей электронные орбитали приобретают одинаковую форму. Так, в предельных углеводородах смешиваются одна s-орбиталь и три р-орбитали атома углерода с образованием четырех одинаковых (гибридных) 3-орбиталей:

hello_html_md47770b.jpg

Это – 3-гибридизация.
Гибридизация – выравнивание (смешивание) атомных орбиталей (s и р) с образованием новых атомных орбиталей, называемых гибридными орбиталями.

hello_html_m1dc709ac.jpg

Четыре sp3-гибридные орбитали
атома углерода

Гибридные орбитали имеют асимметричную форму, вытянутую в сторону присоединяемого атома. Электронные облака взаимно отталкиваются и располагаются в пространстве максимально далеко друг от друга. При этом оси четырех 3-гибридных орбиталей оказываются направленными к вершинам тетраэдра (правильной треугольной пирамиды).
Соответственно углы между этими орбиталями – тетраэдрические, равные 109°28'.
Вершины электронных орбиталей могут перекрываться с орбиталями других атомов. Если электронные облака перекрываются по линии, соединяющий центры атомов, то такую ковалентную связь называют сигма(hello_html_m7448eb7f.png)-связью. Например, в молекуле этана С2Н6 химическая связь образуется между двумя атомами углерода перекрыванием двух гибридных орбиталей. Это hello_html_m7448eb7f.png-связь. Кроме того, каждый из атомов углерода своими тремя 3-орбиталями перекрывается с s-орбиталями трех атомов водорода, образуя три hello_html_m7448eb7f.png-связи.

hello_html_m33eab7c.jpg

Схема перекрывания электронных облаков
в молекуле этана

Всего для атома углерода возможны три валентных состояния с различным типом гибридизации. Кроме 3-гибридизации существует 2- и -гибридизация.
2-Гибридизация – смешивание одной s- и двух р-орбиталей. В результате образуются три гибридные 2-орбитали. Эти 2-орбитали расположены в одной плоскости (с осями ху) и направлены к вершинам треугольника с углом между орбиталями 120°. Негибридизованная
р-орбиталь перпендикулярна к плоскости трех гибридных 2-орбиталей (ориентирована вдоль оси z). Верхняя половина р-орбитали находится над плоскостью, нижняя половина – под плоскостью.
Тип 2-гибридизации углерода бывает у соединений с двойной связью: С=С, С=О, С=N. Причем только одна из связей между двумя атомами (например, С=С) может быть hello_html_m7448eb7f.png-связью. (Другие связывающие орбитали атома направлены в противоположные стороны.) Вторая связь образуется в результате перекрывания негибридных р-орбиталей по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов.

hello_html_m7272b20d.jpg

Орбитали (три sp2 и одна р)
атома углерода в sp2-гибридизации

Ковалентная связь, образующаяся путем бокового перекрывания р-орбиталей соседних углеродных атомов, называется пи(hello_html_7b77917d.png)-связью.

hello_html_m38e4362c.jpg

Образование
hello_html_7b77917d.png-связи

Из-за меньшего перекрывании орбиталей hello_html_7b77917d.png-связь менее прочная, чем hello_html_m7448eb7f.png-связь.
-Гибридизация – это смешивание (выравнивание по форме и энергии) одной s- и одной
р-орбиталей с образованием двух гибридных -орбиталей. -Орбитали расположены на одной линии (под углом 180°) и направлены в противоположные стороны от ядра атома углерода. Две
р-орбитали остаются негибридизованными. Они размещены взаимно перпендикулярно
направлениям hello_html_m7448eb7f.png-связей. На рисунке -орбитали показаны вдоль оси y, а негибридизованные две
р-орбитали– вдоль осей х и z.

hello_html_c9098bf.jpg

Атомные орбитали (две sp и две р)
углерода в состоянии sp-гибридизации

Тройная углерод-углеродная связь Сhello_html_m6350b166.pngС состоит из hello_html_m7448eb7f.png-связи, возникающей при перекрывании
sp-гибридных орбиталей, и двух hello_html_7b77917d.png-связей.
Взаимосвязь таких параметров атома углерода, как число присоединенных групп, тип гибридизации и типы образуемых химических связей, показана в таблице 4.







Ковалентные связи углерода

Число групп,
связанных
с углеродом

Тип
гибридизации

Типы
участвующих
химических связей

Примеры формул соединений

4

sp3

Четыре hello_html_m7448eb7f.png- связи

hello_html_m5a2431b3.jpg

3

sp2

Три hello_html_m7448eb7f.png - связи и
одна hello_html_7b77917d.png- связь

hello_html_m418e9aed.jpg

2

sp

Две hello_html_m7448eb7f.png - связи
и две hello_html_7b77917d.png-связи

H–Chello_html_m6350b166.pngC–H



































Упражнения.

1. Какие электроны атомов (например, углерода или азота) называют неспаренными?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

2. Что означает понятие «общие электронные пары» в соединениях с ковалентной связью (например, СН4 или Н2S)?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

3. Какие электронные состояния атомов (например, С или N) называют основными, а какие возбужденными?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

4. Что означают цифры и буквы в электронной формуле атома (например, С или N)?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

5. Что такое атомная орбиталь? Сколько орбиталей на втором энергетическом уровне атома Си чем они различаются?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

6. В чем отличие гибридных орбиталей от исходных орбиталей, из которых они образовались?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

7. Какие типы гибридизации известны для атома углерода и в чем они заключаются?

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

8. Нарисуйте картинку пространственного расположения орбиталей для одного из электронных состояний атома углерода.

 

9. Какие химические связи называют hello_html_m7448eb7f.png и какие hello_html_7b77917d.png? Укажите hello_html_m7448eb7f.png- и hello_html_7b77917d.png-связи в соединениях:

hello_html_m21c44572.jpg

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

10. Для атомов углерода приведенных ниже соединений укажите: а) тип гибридизации; б) типы его химических связей; в) валентные углы.

hello_html_3fa790f0.jpg

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

hello_html_m5545a809.gif

















Ответы на упражнения

1. Электроны, которые находятся по одному на орбитали, называют неспаренными электронами. Например, в электронографической формуле возбужденного атома углерода – четыре неспаренных электрона, а у атома азота – три:

hello_html_39d6cea7.jpg

2. Два электрона, участвующие в образовании одной химической связи, называют общей электронной парой. Обычно до образования химической связи один из электронов этой пары принадлежал одному атому, а другой электрон – другому атому:

hello_html_m36e61e16.jpg

3. Электронное состояние атома, в котором соблюдается порядок заполнения электронных орбиталей: 1s2, 2s2, 2p2, 3s2, 3p2, 4s2, 3d2, 4p2 и т.д., называют основным состоянием. Ввозбужденном состоянии один из валентных электронов атома занимает свободную орбиталь с более высокой энергией, такой переход сопровождается разъединением спаренных электронов. Схематически это записывают так:

hello_html_3f195cd.jpg

Тогда как в основном состоянии было только два валентных неспаренных электрона, то в возбужденном состоянии таких электронов становится четыре.

5. Атомная орбиталь – это функция, которая описывает плотность электронного облака в каждой точке пространства вокруг ядра данного атома. На втором энергетическом уровне атома углерода четыре орбитали – 2s, 2рx, 2рy, 2рz. Эти орбитали различаются:
а) формой электронного облака (s – шар, р – гантель);
б) р-орбитали имеют разную ориентацию в пространстве – вдоль взаимно перпендикулярных осей x, y и z, их обозначают рx, рy, рz.

6. Гибридные орбитали отличаются от исходных (негибридных) орбиталей формой и энергией. Например, s-орбиталь – форма сферы, р – симметричная восьмерка, sp-гибридная орбиталь – асимметричная восьмерка.
Различия по энергии: E(s) < E(sр) < E(р). Таким образом, sp-орбиталь – усредненная по форме и энергии орбиталь, полученная смешиванием исходных s- и p-орбиталей.

7. Для атома углерода известны три типа гибридизации: sp3, sp2 и sp (см. текст урока 5).

9. hello_html_m7448eb7f.png-связь – ковалентная связь, образующаяся путем лобового перекрывания орбиталей по линии, соединяющей центры атомов.
hello_html_7b77917d.png-связь – ковалентная связь, образующаяся путем бокового перекрывания р-орбиталей по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов.
hello_html_7b77917d.png-Связи показывают второй и третьей черточкой между соединенными атомами.

hello_html_2cd2309f.jpg

10.

hello_html_m4a922d79.jpg





Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs

Автор
Дата добавления 22.09.2015
Раздел Химия
Подраздел Конспекты
Просмотров1699
Номер материала ДВ-002451
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх