궤도 잡종은 원자 궤도를 섞어 새로운 형태로 만드는 개념입니다. 하이브리드 궤도. 이 새로운 궤도는 원래 원자 궤도와는 다른 에너지, 모양 등을 가지고 있습니다. 새로운 궤도는 화학 결합을 형성하기 위해 중첩 될 수 있습니다.
예는 메탄의 탄소 원자, CH4의 혼성화이다. 메탄의 4 가지 C-H 결합은 모두 동등하다는 것을 압니다. 그들은 109.5 °의 결합 각을 가진 정사면체의 모서리를 가리킨다.
따라서, 탄소는 4 개의 수소 원자에 결합하기 위해 정확한 대칭을 갖는 4 개의 궤도를 가져야한다.
탄소 원자의 기저 상태는
위의 다이어그램의 왼쪽에서이 구성을 볼 수 있습니다.
탄소 원자는 2 개의 수소 원자와 2 개의 공유 결합을 형성하기 위해 두 개의 단독으로 점유 된 p 오비탈을 사용할 수 있으며, · CH2를 생성한다. 이것은 메탄이 아닙니다.
탄소 원자는 또한 위의 점선과 같이 2s 궤도에서 빈 2p 궤도로 전자를 여기시킬 수 있습니다. 이것은 4 개의 단독으로 점유 된 궤도를 제공합니다.
3 개의 2π 궤도와 중첩되어 형성된 C-H 결합은 결합 각이 90 °가된다. 2s 궤도와 중첩되어 형성된 C-H 결합은 다른 각도로 존재할 것이다. 이것은 메탄의 구조가 아닙니다.
2s와 2p 오비탈이 수학적으로 혼합 ("하이브리드 화")되면 4 개의 새로운 sp³ 오비탈이 생깁니다. 수학은 본드 각도가 109.5 °가 될 것으로 예측합니다. 메탄에서 볼 수 있습니다.
4 개의 본드를 형성함으로써 방출되는 에너지는 필요한 여기 에너지를 과도하게 보상합니다. 따라서, 4 개의 C-H 결합의 형성은 에너지 적으로 선호된다.
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