Sólin Sólin Rís 06:48 • sest 20:18 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 08:40 • Sest 04:35 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:31 • Síðdegis: 23:06 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 04:25 • Síðdegis: 16:41 í Reykjavík

Hvað er sp3-, sp2- og sp-svigrúmablöndun kolefnis?

Kristján Matthíasson

Atóm hafa fjórar gerðir af svigrúmum: s, p, d og f. Hjá kolefni í grunnástandi finnast rafeindir einungis í tveimur þessara svigrúma, s og p. Gildisrafeindir kolefnis er að finna í 2s- og 2p-svigrúmum þess, 2p-svigrúmi má síðan skipta upp í 2px-, 2py- og 2pz-svigrúm þar sem táknin x, y og z tilgreina rúmfræðistöðu svigrúmanna (sjá mynd 1).

Mynd 1. Rafeindir hjá kolefni í grunnástandi er einungis að finna í s- og p-svigrúmum þess. 2p-svigrúmunum má skipta upp í 2px, 2py og 2pz.

Hugmyndin um svigrúmablöndun (e. orbital hybridization) var fyrst sett fram af Linus Pauling til að skýra lögun sameinda eins og metans (CH4). Fyrir kolefni er það orkulega hagkvæmt að s- og p-svigrúmin blandist saman og myndi þannig sp3-svigrúmablöndun til að kolefnisatóm geti tengst fjórum öðrum atómum með σ-tengjum (samgildum tengjum). Slík blöndun hefur þá 25% eiginleika s-svigrúmsins og 75% eiginleika p-svigrúmsins og gildisrafeindir kolefnis skipta sér niður á svigrúmin sem myndast við blöndunina.

Þar sem kolefni hefur gildisrafeindir í p-svigrúmi getur það einnig myndað π-tengi, það er tengi á milli p-svigrúma. Þegar kolefni myndar eitt π-tengi við annað atóm í efnasambandi breytist svigrúmablöndun þess kolefnis í sp2 og getur það kolefnisatóm þá einungis bundist þremur atómum þar sem tvítengi er á milli kolefnis og eins atóms (sjá mynd 2). Sé um að ræða þrítengi eða tvö tvítengi eru tvö p-svigrúm nýtt til að mynda π-tengi. Breytist þá svigrúmablöndunin í sp og getur það kolefni þá einungis bundist tveimur atómum.

Mynd 2. Auk venjulegra samgildra tengja getur kolefni myndað tví- og þrítengi við önnur atóm vegna p-eiginleika í svigrúmum gildisrafeinda kolefnis.

Þessi eiginleiki kolefnis til að mynda svigrúmablöndu er forsenda þess fjölbreytileika sem kolefnissambönd hafa upp á að bjóða. Fjölbreytileikinn er það mikill að sérstakt svið innan efnafræðinnar, lífræn efnafræði, einbeitir sér nær eingöngu að efnafræði þess. Til eru milljónir kolefnisefnasambanda og ný efnasambönd eru mynduð á tilraunastofu eða uppgötvuð í náttúrunni á hverjum degi.

Myndir:

Höfundur

eðlisefnafræðingur

Útgáfudagur

6.5.2014

Spyrjandi

Hugrún Arnardóttir

Tilvísun

Kristján Matthíasson. „Hvað er sp3-, sp2- og sp-svigrúmablöndun kolefnis?“ Vísindavefurinn, 6. maí 2014. Sótt 31. mars 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=23558.

Kristján Matthíasson. (2014, 6. maí). Hvað er sp3-, sp2- og sp-svigrúmablöndun kolefnis? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=23558

Kristján Matthíasson. „Hvað er sp3-, sp2- og sp-svigrúmablöndun kolefnis?“ Vísindavefurinn. 6. maí. 2014. Vefsíða. 31. mar. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=23558>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað er sp3-, sp2- og sp-svigrúmablöndun kolefnis?
Atóm hafa fjórar gerðir af svigrúmum: s, p, d og f. Hjá kolefni í grunnástandi finnast rafeindir einungis í tveimur þessara svigrúma, s og p. Gildisrafeindir kolefnis er að finna í 2s- og 2p-svigrúmum þess, 2p-svigrúmi má síðan skipta upp í 2px-, 2py- og 2pz-svigrúm þar sem táknin x, y og z tilgreina rúmfræðistöðu svigrúmanna (sjá mynd 1).

Mynd 1. Rafeindir hjá kolefni í grunnástandi er einungis að finna í s- og p-svigrúmum þess. 2p-svigrúmunum má skipta upp í 2px, 2py og 2pz.

Hugmyndin um svigrúmablöndun (e. orbital hybridization) var fyrst sett fram af Linus Pauling til að skýra lögun sameinda eins og metans (CH4). Fyrir kolefni er það orkulega hagkvæmt að s- og p-svigrúmin blandist saman og myndi þannig sp3-svigrúmablöndun til að kolefnisatóm geti tengst fjórum öðrum atómum með σ-tengjum (samgildum tengjum). Slík blöndun hefur þá 25% eiginleika s-svigrúmsins og 75% eiginleika p-svigrúmsins og gildisrafeindir kolefnis skipta sér niður á svigrúmin sem myndast við blöndunina.

Þar sem kolefni hefur gildisrafeindir í p-svigrúmi getur það einnig myndað π-tengi, það er tengi á milli p-svigrúma. Þegar kolefni myndar eitt π-tengi við annað atóm í efnasambandi breytist svigrúmablöndun þess kolefnis í sp2 og getur það kolefnisatóm þá einungis bundist þremur atómum þar sem tvítengi er á milli kolefnis og eins atóms (sjá mynd 2). Sé um að ræða þrítengi eða tvö tvítengi eru tvö p-svigrúm nýtt til að mynda π-tengi. Breytist þá svigrúmablöndunin í sp og getur það kolefni þá einungis bundist tveimur atómum.

Mynd 2. Auk venjulegra samgildra tengja getur kolefni myndað tví- og þrítengi við önnur atóm vegna p-eiginleika í svigrúmum gildisrafeinda kolefnis.

Þessi eiginleiki kolefnis til að mynda svigrúmablöndu er forsenda þess fjölbreytileika sem kolefnissambönd hafa upp á að bjóða. Fjölbreytileikinn er það mikill að sérstakt svið innan efnafræðinnar, lífræn efnafræði, einbeitir sér nær eingöngu að efnafræði þess. Til eru milljónir kolefnisefnasambanda og ný efnasambönd eru mynduð á tilraunastofu eða uppgötvuð í náttúrunni á hverjum degi.

Myndir:

...