1-mavzu. «Organi kimyo» faning maqsad va vazifalari

1.3. Gibridlanish haqida tushuncha

Uglerod atomining qo‘zg‘olmagan holatdagi elektron tuzilishi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:

Unga tashqi ta’sir – yorug‘lik, issiqlik, elektromagnit maydon va x.k. bilan ta’sir etilganda, qo‘zg‘olgan holatga o‘tadi, ya’ni ikki elektronli bulutlar ajralib bir elektronli bulutlarga aylanadi:

2s²-elektronning 2p¹-orbittalga o‘tishi qo‘shimcha energiya sarflashni talab etadi, keyinchalik bu energiya ikkita qo‘shimcha bog‘lanish hosil bo‘lishi hisobiga qoplanadi. Bu energiya balansi afzalligiga olib keladi, chunki u sistema energiyasining kamayishiga muvofiq keladi.

Uglerod atomidagi to‘rtta juftlashmagan elektronlarning bulutlari bir-biridan farq qilishi kerak edi. Lekin tajriba ularning hammasi bir xil va bir-biriga nisbatan tetraedrik burchaklar ostida yo‘nalganligini ko‘rsatadi.

Bog‘lanishlarning puxtaligi bir xil ekanligi orbittallar (elektron bulutlar)ning gibridlanishi, ya’ni ularning aralashuvi hamda shakl va energiyalarning tenglashuvi bilan tushuntiriladi. Bunda elektron bulutlarning dastlabki shakli va bir xil shakl (1-rasm) dagi bulutlar (orbittallar) hosil bo‘ladi.

Gibridlanish tushunchasini fanga Amerikalik mashhur olim, ikki martta Nobel mukofoti nishondori Laymus Poling kiritgan.

Gibridlangan orbittal nok shaklida bo‘lib, yadrodan bir tomongan qarab kuchli tortilgan bo‘ladi. Gibridlangan orbittalning kimyoviy bog‘lanishi gibridlanmagan (sof) orbittalnikiga qaraganda ancha mustahkam bo‘ladi, chunki gibridlanganda bulutlar bir-birini ko‘proq qoplaydi. Gibridlangan bog‘lanish turli xildagi elektron qatnashadigan barcha hollarda vujudga keladi. Metan molekulasining hosil bo‘lishida bitta s- va uchta r-elektronlarning orbittallari gibridlanadi va to‘rtta yangi gibridlangan bulutlar hosil bo‘ladi. Bunday gidridlanish sp³-gibridlanish deyiladi. Uglerod atomining gibridlangan 4 ta sp³-orbittallari bilan 4 ta vodorod atominig s-orbittallari bir-birini qoplash natijasida to‘rtta ekvivalent bog‘lanishi metan molekulasi hosil bo‘ladi, hosil bo‘lgan bog‘lanish (sigma) - -bog‘lanish deyiladi. Gibridlangan orbittallarning o‘qlari orasidagi burchak 109⁰ ni tashkil etadi. Bu bog‘lanish mustahkam bo‘lib C – H orasidagi bog‘ni uzish uchun 107 kkal/mol energiya talab qilinadi.

Qo‘shbog‘li birikmalarda, qo‘shbog‘dagi uglerod atomida bitta s- va ikkita r-orbittallar gibridlanib uchta tenglashgan orbittallar hosil qiladi. Bunga sp²-gibridlanish deyiladi. Bu orbittallar bir tekislikda 102⁰ burchak ostida joylashadi. To‘rtinchi r-orbittal gibrilanmagan va gibridlanmagan orbittallar tekisligiga tik joylashgan bo‘ladi.

Etilen molekulasida ikkita uglerod atomi sp²-gibridlangan holatda bo‘lib -bog‘lanish hosil qiladi. Har qaysi uglerod atomidagi boshqa ikki gibridlangan orbittallar vodorod atomlari bilan to‘rtta -bog‘lanish hosil qiladi. Foydalanilmay qolgan ikkita orbittal C va qolgan ikkita orbittal C va H atomlari joylashgan tekislikning ustidan va ostidan ikki martta bir-birini qoplaydi. p-elektronlar bulutining bir-birini qoplashi natijasida -bog‘lanish vujudga keladi. Agar etan molekulasidagi uglerod atomining yadrolari orasidagi masofa 1,54 A⁰ (0,154 nm) ga teng bo‘lsa, etil molekulasida 1,34 A⁰ (0,134 nm) ga teng. -Bog‘lanish energiyasi 355,5 kJ/molga teng, qo‘shbog‘ning energiyasi esa 606,7 kJ/molga teng. Ular bir-biridan 255,1 kJ/molga farq qiladi. Bu farq -bog‘lanishning energiyasiga to‘g‘ri keladi. -Bog‘lanish energiyasi -bog‘lanish energiyasidan kichik bo‘lgani sababli, bu bog‘lanish kimyoviy jarayonlar vaqtida oson uziladi.

Uch bog‘ hosil bo‘lishi sp-gibridlanish bilan bog‘liq. Bunda bitta s-orbittal bilan bitta r-orbittal bir-biri bilan «aralashib» ikkita gibridlangan orbittal hosil qiladi. Qolgan ikkita r-orbittal o‘z shaklini saqlab qoladi.

Uch bog‘ hosil bo‘lishida uglerodning sp-gibridlanish holatida bo‘lgan ikkita atomi -bog‘lanish hosil qiladi. Har qaysi uglerod atomining ikkita r-orbittali bir-birini qoplashi natijasida ikkita -bog‘lanishlar vujudga keladi. Bu -bog‘lanishlar o‘zaro tik ikki tekislikda joylashgan. Uch bilan bog‘langan uglerod atomlari orasidagi masofa 1,22A⁰ (0,122 nm) teng. Kimyoviy jarayonlar vaqtida -bog‘lanishlar oson uziladi. Uchbog‘ bilan bog‘langan uglerodlar orasidagi -bog‘lanish energiyasi 355,6 kJ/molga, birinchi -bog‘lanish energiyasi 252,7 kJ/molga teng bo‘lsa, ikkinchi -bog‘lanish energiyasi esa 221,7 kJ/molga teng. SHuning uchun kimyoviy jarayonlar vaqtida dastlab ikkita -bog‘lanish, so‘ngra esa birinchi -bog‘lanish uziladi.