Kluczowa różnica między sp sp2 i sp3 polega na tym, że orbitale sp hybrydowe mają 50% charakterystykę orbitalną s, a orbitale hybrydowe sp2 mają 33% charakterystykę orbitalną s, podczas gdy orbitale hybrydowe sp3 mają 25% charakterystykę orbitalną s.
Terminy sp, sp2 i sp3 odnoszą się do różnych hybrydyzacji orbitali, które prowadzą do powstania orbitali hybrydowych. Orbitale to hipotetyczne obszary wokół jądra atomu, które zawierają elektrony tego atomu. Te orbitale mogą podlegać hybrydyzacji w celu utworzenia nowych orbitali hybrydowych, które mogą tworzyć kowalencyjne wiązania chemiczne. Istnieje kilka form hybrydyzacji zgodnie z orbitalami atomowymi, które biorą udział w procesie hybrydyzacji. Sp, sp2 i sp3 to niektóre typowe hybrydyzacje, które obejmują orbitale s i p atomu.
Co to jest sp?
Hybrydyzacja Sp jest najprostszą formą hybrydyzacji, w której orbital s nakłada się na orbital p, tworząc dwa nowe orbitale sp. Powłoka elektronowa zawiera trzy orbitale p. W tej hybrydyzacji jeden z tych trzech orbitali p miesza się z orbitalem s tego samego atomu. Dlatego w tych atomach pozostały dwa niezhybrydyzowane orbitale p.
Rysunek 01: Rozmieszczenie przestrzenne orbitali hybrydowych sp
Stosunek mieszania dwóch orbitali atomowych wynosi 1:1 (s:p). Stąd nowy orbital hybrydowy ma 50% charakterystyk orbitalnych s i 50% charakterystyk orbitalnych p. To mieszanie orbitali atomowych s i p tworzy dwa nowe orbitale hybrydowe. Te dwa orbitale układają się w liniowy układ przestrzenny; kierując każdy orbital atomowy w przeciwnych kierunkach. Ten układ skutkuje najmniejszym naprężeniem między dwoma orbitalami. Stąd kąt wiązania będzie wynosił 180◦.
Co to jest sp2?
Hybrydyzacja Sp2 jest formą hybrydyzacji orbitalnej, w której jeden orbital nakłada się na dwa orbitale p, tworząc trzy nowe orbitale hybrydowe. Ponieważ w atomie są trzy orbitale p atomowe, ta hybrydyzacja pozostawia jeden niezhybrydyzowany orbital p. W przeciwieństwie do hybrydyzacji sp, w tej formie hybrydyzacji, charakterystyka s każdego orbitalu hybrydowego sp2 jest obecna w 33%, podczas gdy charakterystyka orbitali p wynosi 66%.
Rysunek 02: Rozmieszczenie przestrzenne orbitali sp2
Jednak są to tylko przybliżone wartości, ponieważ stosunek pomiędzy trzema orbitalami atomowymi biorącymi udział w tej hybrydyzacji wynosi s:p=1:2.
Wtedy charakterystyka s wynosi 100/3=33,33%
A charakterystyka p jest równa (100/3) x 2=66,66%
Te trzy nowe orbitale hybrydowe uzyskują trygonalny planarny układ przestrzenny w celu zminimalizowania naprężeń między orbitalami. Również kąt wiązania między tymi orbitalami wynosi 120◦.
Co to jest sp3?
Hybrydyzacja Sp3 jest formą hybrydyzacji orbitalnej, w której jeden orbital nakłada się z trzema p orbitalami. Dlatego nie ma niezhybrydyzowanych orbitali p, ponieważ wszystkie orbitale p biorą udział w procesie hybrydyzacji.
Rysunek 03: Rozmieszczenie przestrzenne orbitali hybrydowych sp3
Dlatego rezultatem są 4 nowe orbitale hybrydowe. Ponieważ stosunek między orbitalami s i p wynosi 1:3, charakterystyka s każdego orbitalu hybrydowego wynosi 25%, podczas gdy charakterystyka orbitali p wynosi 75%. Te nowe orbitale hybrydowe układają się w czworościenny układ z kątem wiązania 109,5◦.
Jaka jest różnica między sp sp2 a sp3?
Hybrydyzacja Sp jest najprostszą formą hybrydyzacji, w której orbital s nakłada się z orbitalem p, tworząc dwa nowe orbitale sp, a hybrydyzacja Sp2 jest formą hybrydyzacji orbitalnej, w której jeden orbital s nakłada się z dwoma orbitalami p, aby tworzą trzy nowe orbitale hybrydowe, podczas gdy hybrydyzacja Sp3 jest formą hybrydyzacji orbitalnej, w której jeden orbital nakłada się na trzy orbitale p. Jest to podstawowa różnica między orbitalami hybrydowymi sp sp2 i sp3. Co więcej, każdy z nowych orbitali hybrydowych, które tworzą się w tych trzech formach hybrydyzacji, ma inną charakterystykę orbitali s, ponieważ orbitale s mieszają się z różną liczbą p orbitali. W związku z tym mają również różne charakterystyki orbitalne p.
Jednakże możemy podkreślić główną różnicę między hybrydyzacją sp2 i sp3 zgodnie z charakterystyką tych orbitali hybrydowych; Orbitale hybrydowe sp mają charakterystykę orbitalną 50% s, a orbitale hybrydowe sp2 mają charakterystykę orbitalną 33% s, podczas gdy orbitale hybrydowe sp3 mają charakterystykę orbitalną 25% s. Co więcej, każda hybrydyzacja pozostawia inną liczbę niezhybrydyzowanych orbitali. Na przykład hybrydyzacja sp obejmuje tylko 1 p orbitali atomowych. W ten sposób pozostawia dwa niezhybrydyzowane orbitale p atomowe.
Poniższa infografika przedstawia szczegółowe porównanie obok siebie różnic między hybrydyzacją sp sp2 i sp3.
Podsumowanie – sp sp2 vs sp3
Hybrydyzacja to proces, w którym orbitale atomowe mieszają się ze sobą, tworząc nowe orbitale hybrydowe, które mogą podlegać kowalencyjnemu wiązaniu chemicznemu. Najprostszymi formami hybrydyzacji orbitali atomowych są hybrydyzacje sp, sp2 i sp3. Kluczowa różnica między sp sp2 i sp3 polega na tym, że orbitale sp hybrydowe mają 50% charakterystykę orbitalną s, a orbitale hybrydowe sp2 mają 33% charakterystykę orbitalną s, podczas gdy orbitale hybrydowe sp3 mają charakterystykę orbitalną 25% s.
