ไฮบริไดเซชัน (Hybridization) ไฮบริไดเซชันคืออะไรค่ะ? สวัสดีค่ะ ก่อนอื่นจะต้องรู้ความหมายของออร์บิทัลก่อน ถ้ายังไม่รู้ให้ไปดูหัวข้อ “ออร์บิทัล”ก่อนนะค่ะ สำหรับ ไฮบริไดเซชัน คือการผสมของออร์บิทัล ซึ่งทำให้เกิดออร์บิทัลลูกผสมไงค่ะ เช่น s 1 ออร์บิทัล กับ p 3 ออร์บิทัล เกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ (hybrid orbitals) ชื่อ sp3 hybrid orbital มี 4 ออร์บิทัล สวัสดีค่ะอาจารย์ 1/10

เรื่องอะตอมมิกออร์บิทัลของ C ก่อนนะค่ะ ขอย้อนกลับไป เรื่องอะตอมมิกออร์บิทัลของ C ก่อนนะค่ะ คงจำกันได้ว่าในธรรมชาติ 4 วาเลนท์อิเล็กตรอนของ C น่าจะอยู่ใน s และ p ออร์บิทัล แต่ไม่เป็นเช่นนั้น คงอยากรู้นะค่ะว่าจะอยู่อย่างไร เนื่องจากมีพลังงานส่วนหนึ่งทำให้ออร์บิทัลในชั้นที่สอง เกิดการผสมกัน (orbital hybridization) เกิดเป็น ออร์บิทัลลูกผสมใหม่ (hybrid orbitals) ไปดูกันเลยนะค่ะ 2/10

2s 2s 1s 1s 12C มี Configuration เป็น 1s2, 2s2, 2p2 6 2p 2p p p Energy X y z 96 Kcal/mol สภาวะเร้า (Excited State) 1s 2s 2p p X y z ควรจะเป็นแบบนี้ แต่เมื่อมีพลังงานมากระตุ้น เรียกว่าเกิดสภาวะเร้า (Excited State) ทำให้ 1 อิเล็กตรอนที่อยู่ที่ 2s กระโดดไปที่ 2 p (click mouse ค่ะ) ที่สภาวะพื้น (Ground State) มาดูกันนะค่ะว่าที่สภาวะเร้าจะเกิดอะไรขึ้น 3/10

2s 1s 1s sp3 2p sp2 sp เกิดการ Hybridization P 2p 1s 2p 1s สังเกตระดับพลังงานของ hybrid orbitals ที่เกิดใหม่ในแบบนั้นๆ จะเท่ากัน เกิดการ Hybridization เมื่อเกิดสภาวะเร้าแล้ว ทำให้ออร์บิทัลชั้นนอกสุด เกิดการ hybridization เพื่อเกิดเป็น ออร์บิทัลใหม่เรียกว่า hybrid orbitals ซึ่งจะมีชื่อเหมือนกัน มีระดับพลังงานเท่ากัน และมีการจัดเรียงตัวให้ไกลกันมากที่สุด สำหรับ C จะมีการเกิด hybridization ได้ 3 แบบ คือ sp3 sp2 และ sp hybrid orbitals ดังนี้ค่ะ (click mouse) Click mouse ค่ะ C มี 4 sp3 hybrid orbitals สภาวะเร้า (Excited State) 1s 2s 2p P X y z sp2 1s 2p แบบที่ 3 s 1 ออร์บิทัล กับ p 1 ออร์บิทัล ผสมกัน เกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ 2 ออร์บิทัล (2 hybrid orbitals) ที่มีชื่อเหมือนกันเรียกว่า sp hybrid orbital (click mouse ค่ะ) แบบที่ 1 s 1 ออร์บิทัล กับ p 3 ออร์บิทัล ผสมกัน เกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ 4 ออร์บิทัล (4 hybride orbitals) ที่มีชื่อเหมือนกันเรียกว่า sp3 hybrid orbital (click mouse ค่ะ) แบบที่ 3 s 1 ออร์บิทัล กับ p 1 ออร์บิทัล ผสมกัน เกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ 2 ออร์บิทัล (2 hybrid orbitals) ที่มีชื่อเหมือนกันเรียกว่า sp hybrid orbital (click mouse ค่ะ) แบบที่ 2 s 1 ออร์บิทัล กับ p 2 ออร์บิทัล ผสมกัน เกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ 3 ออร์บิทัล (3 hybrid orbitals) ที่มีชื่อเหมือนกันเรียกว่า sp2 hybrid orbital (click mouse ค่ะ) sp 1s 2p C มี 3 sp2 hybrid orbitals C มี 2 sp hybrid orbitals 4/10

เป็นไงค่ะ พอจะเข้าใจหรือยัง สรุป C จะมี hybrid orbital ได้ 3 แบบได้แก่ sp3 เกิดจากการผสมของ 1 s กับ 3 p ออร์บิทัล sp2 เกิดจากการผสมของ 1 s กับ 2 p ออร์บิทัล sp เกิดจากการผสมของ 1 s กับ 1 p ออร์บิทัล สังเกต เลขยกกำลังจะบอกจำนวนออร์บิทัลที่ผสมกันได้ คราวนี้คงจะอยากรู้นะค่ะว่าแต่ละออร์บิทัลลูกผสมที่เกิดใหม่นี้ มีรูปร่าง และจัดเรียงตัวกันอย่างไร ไปกันเลยนะค่ะ (click mouse ค่ะ) 5/10

px pz py + sp3 4 sp3 hybrid orbitals รูปร่างของ sp3 Hybrid orbital Hybridization 109.5o pz S px 4 sp3 hybrid orbitals รูปจำลอง s 1 ออร์บิทัล กับ p 3 ออร์บิทัล (1px 1py และ 1 pz) ผสมกันเกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ เรียกว่า sp3 hybrid orbital มี 4 ออร์บิทัล (click mouse ค่ะ) จะเห็นว่าแต่ละออร์บิทัลจะจัดตัวเอง ให้ไกลกันมากที่สุด ซึ่งจะได้รูปร่างเป็น tetrahedron ให้ click mouse ดูจากแบบจำลองค่ะ จะพบว่าแต่ละออร์บิทัล ทำมุมกัน 109.5o 6/10

px pz py + sp2 3 sp2 hybrid orbitals รูปร่างของ sp2 Hybrid orbital py Hybridization 120o pz S px py 3 sp2 hybrid orbitals s 1 ออร์บิทัล กับ p 2 ออร์บิทัล (1px และ 1 pz) ผสมกันเกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ เรียกว่า sp2 hybrid orbital มี 3 ออร์บิทัล (click mouse ค่ะ) จะเห็นว่าแต่ละออร์บิทัลจะจัดตัวเอง ให้ไกลกันมากที่สุด ซึ่งจะได้รูปร่างเป็น สามเหลี่ยมแบนราบ (trigonal planar) โดยแต่ละออร์บิทัลทำมุมกัน 120o (click mouse ค่ะ) แต่อย่าลืมนะค่ะว่ายังมี p ออร์บิทัล เหลืออีก 1 ออร์บิทัล ซึ่งจะอยู่ที่เดิมไม่เปลี่ยนแปลง (click mouse ค่ะ) 7/10

px pz py + sp 2 sp hybrid orbitals รูปร่างของ sp hybrid orbital pz py Hybridization pz S px pz py 2 sp hybrid orbitals s 1 ออร์บิทัล กับ p 1 ออร์บิทัล (1px) ผสมกันเกิดเป็นออร์บิทัลลูกผสมใหม่ เรียกว่า sp hybrid orbital มี 2 ออร์บิทัล (click mouse ค่ะ) จะเห็นว่าแต่ละออร์บิทัลจะจัดตัวเอง ให้ไกลกันมากที่สุด ซึ่งจะได้รูปร่างเป็น เส้นตรง (linear) โดยแต่ละออร์บิทัลทำมุมกัน 180o แต่อย่าลืมนะค่ะว่ายังมี p ออร์บิทัล เหลืออีก 2 ออร์บิทัล (py และ pz) ซึ่งจะอยู่ที่เดิม ไม่เปลี่ยนแปลง (click mouse ค่ะ) 8/10

sp sp + py + pz 6C มี Configuration เป็น 1s2, 2s2, 2p2 sp3 sp3 4 วาเลนท์อิเล็กตรอน sp3 sp3 sp2 sp2 + py sp sp + py + pz 4 3 1 2 1 1 หวังว่าคงจะมีความรู้เรื่องการเกิด orbital hybridization ทั้ง 3 แบบของ C แล้ว ถึงคราวที่ต้องมาดูกันว่าวาเลนท์อิเล็กตรอน ทั้ง 4 ของ C จะอยู่ในออร์บิทัลใดบ้าง (click mouse ค่ะ) 9/10

sp3 sp2 sp Linear Tetrahedron พันธะเดี่ยว ( Single bond) ไฮบริดออร์บิทัล (Hybrid orbital) โครงสร้าง (Structure) พันธะ (Bond) sp3 sp2 sp พันธะเดี่ยว ( Single bond) Tetrahedron (109.5o) Trigonal planar (120o) พันธะคู่ (Double bond) พันธะสาม (Triple bond) Linear (180o) ความรู้ทั้งหมดนี้จะนำไปอธิบายการเกิดของสารอินทรีย์ ว่าแต่ละสารทำไมจึงมีโครงสร้างนั้นๆ สิ่งที่ไม่ควรลืมคือ รูปร่างของแต่ละแบบของ hybrid orbital และแต่ละแบบจะสร้างพันธะชนิดใด (click mouse ค่ะ) คงจะเข้าใจเรื่อง hybrid orbital ของ C แล้วนะค่ะ คราวนี้ไปดูตัวอย่างของการเกิดสารอินทรีย์ ในหัวข้อ ไฮบริไดเซชันของมีเทน และสารอื่นๆ ได้เลยค่ะ 10/10