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電子は軌道上で原子を中心に公転します。原子価結合理論では、1つの原子の原子軌道が他の原子の軌道と重複して分子を形成し、まったく新しいハイブリッド軌道を作成します。この現象は、ハイブリダイゼーションとして知られています。分子のハイブリダイゼーションを判断することは、その形状と構造を特定するのに役立ちます。たとえば、多くの分子は、原子と電子間の反発の量を最小限に抑える形状に落ち着き、維持するために必要なエネルギーをできるだけ少なくする形状を作成します。分子がハイブリダイズしたときにとる形状の種類を知ることは、研究者がその分子が他の分子とどのように相互作用するかをよりよく理解するのに役立ちます。ハイブリダイゼーションは、分子が作ることができる結合の種類に影響します。
ハイブリダイゼーションの計算
最初に分子の化学構造を描画して、分子内の結合の種類を決定します。特に、各原子が作る単結合、二重結合、三重結合の数に注意してください。たとえば、二酸化炭素の分子には2つの二重結合があります。分子はO = C = Oで表すことができ、各酸素原子は中心炭素と二重結合を形成します。
ハイブリダイゼーションはsp軌道の観点から定義されます。 sとpは、電子が移動する軌道経路の形状を示す方法です。 s軌道の場合、経路はほぼ円形です。 p軌道の場合、経路の形状はダンベルに似ており、電子は円形軌道ではなく主に2つの領域のいずれかに存在します。
存在する結合の種類を使用して、各原子の混成を決定します。二重結合がないことは、sp3のハイブリダイゼーションを示しています。単一の二重結合を持つ原子には、sp2のハイブリダイゼーションがあります。 2つ以上の二重結合、または単一の三重結合を持つ原子は、spのハイブリダイゼーションを持ちます。
CO2の炭素原子には2つの二重結合があり、各酸素原子に1つあります。したがって、炭素ハイブリダイゼーションはspです。
分子内の他の原子のハイブリダイゼーションを決定します。 CO2の各酸素原子には、炭素との二重結合が1つあります。したがって、各酸素の混成はsp2です。
中心原子のそれを決定することにより、分子の全体的なハイブリダイゼーションを見つけます。 CO2の場合、炭素が中心原子です。炭素にはspのハイブリダイゼーションがあるため、分子の全体的なハイブリダイゼーションはspです。