Teorie hybridizace a VSEPR
Hlavní záložky
Pro zahájení chemické reakce je zapotřebí, aby byla překonána energetická bariéra. Reagující látky musejí mít dostatečnou aktivační energii EA. Po dodání této energie (např. formou tepla) přecházejí valenční elektrony eduktů do excitovaného stavu. Tento vybuzený stav je zapříčiněn dočasným přesunem elektronů do energeticky bohatších hladin. Atom v excitovaném stavu není stabilní, buď se musí zúčastnit reakce, nebo přejde zpět do základního stavu. Prvek v excitovaném stavu značíme hvězdičkou u jeho značky (symbolu), například:
6C: 1s2 2s2 2p2 → 6C*: 1s2 2s1 2p3
Elektronová konfigurace excitovaného stavu atomu uhlíku vysvětluje, proč je uhlík čtyřvazný (obsahuje 1 nespárovaný valenční elektron v orbitalu 2s a 3 nespárované valenční elektrony v orbitalu 2p).
Překryvem atomových orbitalů vznikají molekulové orbitaly. Molekulový orbital je prostor, ve kterém se nacházejí elektrony tvořící vazbu v molekule. V molekulách, kde centrální atom symetricky váže stejné atomy, dochází ke vzniku těchto vazeb až po prostorovém přizpůsobení atomových orbitalů centrálního atomu. Dojde k hybridizaci (míšení) původních atomových orbitalů za vzniku hybridních atomových orbitalů. Ty se pak váží s atomovými orbitaly připojovaných atomů a vznikají molekulové orbitaly. Teorie hybridizace nám umožňuje popsat na základě tvaru hybridních orbitalů tvar dané molekuly.
Pro určení tvaru molekuly si musíme uvědomit, kolik vazeb vychází z atomu centrálního prvku a kolik tento atom obsahuje nespárovaných valenčních elektronů. Podle tohoto součtu se jedná o hybridizační typ a tvar molekuly dle následující tabulky:
Tab.: Přehled názvů hybridizačního stavu, součtu vazeb a nespárovaných valenčních elektronů, tvarů molekul a příkladů sloučenin s daným typem hybridizace
| Hybridizační stav | Součet vazeb a nespárovaných valenčních elektronů | Tvar molekuly | Příklad sloučeniny |
| sp | 2 | přímka | chlorid berylnatý BeCl2 |
| sp2 | 3 | rovnostranný trojúhelník | chlorid hlinitý AlCl3 |
| sp3 | 4 | čtyřstěn (tetraedr) | methan CH4 |
| sp3d | 5 | trojboký dvojjehlan | chlorid fosforečný PCl5 |
| sp3d2 | 6 | osmistěn (oktaedr) | fluorid sírový SF6 |
V tabulce jsou uvedeny pouze příklady sloučenin, které neobsahují žádné nespárované valenční elektrony. Přítomnost těchto elektronů má za následek, že dochází k jejich vzájemnému odpuzování s elektrony v molekulových orbitalech (souhlasné náboje se odpuzují). Proto mají dané sloučeniny tvar dle jim odpovídající hybridizace, i když nejsou ve všech vrcholech umístěny atomy molekuly, avšak vazebné úhly jsou rozdílné. Tuto skutečnost popisuje teorie VSEPR (z angl. Valence Shell Electron-Pair Repulsion), česky teorie odpuzování elektronových párů ve valenční vrstvě. Pro přehlednost si uvedeme toto pravidlo na příkladu molekul methanu CH4, amoniaku NH3 a vody H2O:
