10.7
הדו-פירמידה המשולשת, האוקטהדרל וצורות אחרות של מולקולות מוסברות על ידי הנחת השתתפות של אורביטלי 3d בתהליך הכלאת האורביטלים. למולקולת זרחן פנטכלוריד יש צורת דו-פירמידה משולשת והיא כוללת 5 אלקטרוני ערכיות. זרחן משתמש באורביטל 3s, בשלושת אורביטלי 3p ובאחד מאורביטלי ה-3d כדי ליצור חמישה אורביטלי sp3d היברידיים המשתתפים בקשרי זרחן-כלור.
לגופרית הקסאפלואוריד יש מבנה אוקטהדרלי והיא כוללת 6 אלקטרוני ערכיות. אורביטל ה-3s, שלושת אורביטלי ה-3p ושניים מאורביטלי 3d על גופרית יוצרים שישה אורביטלי sp3d2 היברידיים שווים. שישה אורביטלי sp3d2 אלה יוצרים מבנה אוקטהדרלי סביב הגופרית ומשתתפים ביצירה של קשרי גופרית-פלואור.
רעיון ההכלאה מספק הסבר גם ליצירת קשרים מרובים. חפיפת side_on של שני אורביטלי p יוצרת קשר pi. אך קשר pi יכול להיווצר רק בקשרים כפולים ומשולשים כשקשר סיגמא כבר מתקיים בין שני אטומים.
כיוון שקשר pi קיים בצדדים נגדיים של הציר הבין גרעיני, קשרי pi אינם יכולים להסתובב סביב ציר זה. במולקולת האתאן, שני הפחמנים מציגים הכלאת sp2. הערבוב בין אורביטל s אחד ושני אורביטלי p של אטום הפחמן מייצר שלושה אורביטלי sp2 מוכלאים ואורביטל p אחד נשאר מחוץ להכלאה.
קשר סיגמת פחמן-פחמן נוצר כתוצאה מחפיפה של שני אורביטלי sp2 היברידיים, אחד על כל אטום פחמן. שני קשרי סיגמה פחמן-מימן על כל פחמן נוצרים כתוצאה מהחפיפה של שני אורביטלים היברידיים עם אורביטלי 1s על אטום המימן. לכן, חמישה קשרי סיגמא נוצרים במולקולת האתילן.
אורביטלי ה-2p הלא מוכלאים על הפחמנים חופפים צידית זה עם זה ומייצרים קשר pi. כל ששת האטומים נמצאים באותו מישור ולכן אורביטלי 2p יכולים לחפוף זה לזה ביעילות. לכן, הקשר הכפול באתילן כולל קשר סיגמא אחד וקשר pi אחד.
ניתן להסביר את הקשרים המשולשים ואת המבנה הלינארי של האתילן באמצעוצ הכלאת sp. אורביטלי 2s ו-2p של שני אטומי הפחמן עוברים הכלאה כדי לייצר שני אורביטלי sp כל אחד, ושני אורביטלי p נשארים ללא הכלאה. אחת מצורות אורביטל sp מייצרת קשר סיגמא עם אטום הפחמן האחר, בעוד שצורות אורביטל ה-sp הנותרות יוצרות קשר סיגמא עם אטום מימן.
שני אורביטלי ה-2p הבלתי מוכלאים מאונכים ומצטלבים בציר המרכזי של אורביטלי sp מוכלאים. אורביטלי 2p אלה חופפים לצידם עם אורביטלי 2p של אטום הפחמן האחר, והתוצאה היא יצירת שני קשרי pi. לכן, הקשר המשולש באתילן כולל קשר סיגמא אחד ושני קשרי pi בין שני אטומי פחמן.
כדי לתאר את חמשת האורביטלים המחוברים בסידור דו-פירמידלי טריגונלי, עלינו להשתמש בחמישה מהאורביטלים האטומיים של קליפת הערכיות (אורביט…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.