23
AX 5 sp 3 d hybridiza0on Require 5 unpaired electrons 3s 2 3 p 3 What about 3d orbital?

AX5 Require$5$unpaired$electrons$ - · PDF fileMolecule’ Domain’ arrangement hybridizaon BF 3 PF 5 XeOF 4 H 3 O+ CH 4 ClO> 2 CO 2 SF 6 BeCl 2 trigonalplanar sp2 trigonal’ bipyramidal’

Embed Size (px)

Citation preview

AX5  

sp3d  hybridiza0on  

Require  5  unpaired  electrons  

3s2 3p3

What  about  3d  orbital?  

AX5   sp3d  hybridiza0on  

5  domains  therefore  trigonal  bipyramidal  

Domains,    hybrids,  and  geometry  correspondence  

     domain          hybridiza0on                      geometry                  2                                          sp                                                linear                  3                                        sp2                                      trigonal  planar                  4                                        sp3                                            tetrahedral                  5                                    sp3d                                trigonal  bipyramidal                  6                                      sp3d2                                          octahedral  

domains                                            hybridiza0on    

Molecule   Domain  arrangement   hybridiza5on  

BF3    PF5  

XeOF4  H3O+  

CH4  

ClO-­‐2  

CO2  

SF6  BeCl2  

trigonal  planar   sp2  

trigonal  bipyramidal   sp3d  

tetrahedral  sp3  

linear  

octahedral   sp3d2  

sp  

octahedral   sp3d2  

tetrahedral   sp3  

trigonal  planar   sp2  

linear   sp  

5  

Orbitals  in  molecules  

We  have  seen  that  two  atomic  orbitals  form  a  bond    when  they  overlap.  

While  the  electrons  in  the  bond  are  more  likely  to  be    found  in  the  overlap  region    

they  are  not  confined  to  this  region.  

They  have  a  high  probability  of  being  anywhere    within  the  contours  of  the  overlapping  atomic  orbitals.  

Lecture  notes  24  

6  

This  gives  rise  to  the  concept  of  a  molecular  orbital,      

i.e.  an  orbital  that  belongs  to  the  en0re  molecule      

with  the  overlap  region  serving  as  a  gateway      

that  allows  the  electrons  from  one  atom  in  the  bond    

to  mix  with  those  from  the  other  atom.  

7  

This  gives  rise  to  the  concept  of  a  molecular  orbital,    i.e.  an  orbital  that  belongs  to  the  en0re  molecule    with  the  overlap  region  serving  as  a  gateway    

that  allows  the  electrons  from  one  atom  in  the  bond  To  mix  with  those  from  the  other  atom.  

Valence  bond   Molecular  orbital  

8  

+  

+  

+  

_  

_  

_  

+  

Orbitals  have  algebraic  signs    

9  

Bond  between  two  s  orbitals    

 σ  bonds    

+  

Bond  between  an  s  and  a  p  orbital    

+  

Bond  between  two  p  orbitals    

+  +  

+  +  

+   +   _  

_  _   +  

10  

σ    orbitals        

Cylindrically  symmetric  

View  down  bond  axis   View  from  the  side  

p  on  A    and  p  on  B  π  bonds  

+   +   +  +  

_  _   _  _  

Reinforce  Form  π  bond  

Internuclear  line  

Internuclear  axis   Possible  p  orbitals  Z   X  or  Y  X   Z  or  Y  

X  or  Z  Y  

p  on  A    and  p  on  B  π  bonds  

+   +   +  +  

_  _   _  _  _  

+   posiGve  

negaGve  

y                                                                      px  &    d  xy      or          pz  &  dzy  

+  

+  

+  

_  _  

_  

Internuclear  line                bonding  combina0ons  

z                                                                        px  &  dxz        or        py    &  dyz                                

x                                                                        py  &  dxy      or          pz  &  dzx  

Reinforce    form  π  bond  

d  –  p  π  bonds    

 π  bonds  

+  

_  

posiGve  

negaGve  

Down  axis  view  

_  

+  

View  from  side  

s  on  A    and  p  on  B    possible  overlaps  

Internuclear  line  

+  

+  

+  

+  

+  

+  +  

+   _  

_  

_   _  

Reinforce  form  bond  

cancel  no  bond  

+  

+  

+  

_  

_  

Cancel    no  bond  

s  and  d  

p  on  A    and  p  on  B    possible  overlaps  

+   +  

+   +  

+  

+  +  

+   _  _  

_  

_  

_   _  

_  

_  

Reinforce  Form  σ  bond  

Cancel  no  bond  

Internuclear  line  

y                                                            py                            d  xy  &  dzy  

+  

+  

+   _  

_  

_  

Internuclear  line              p  orbital            d  orbitals    

z                                                            pz                                            dxz  &  dyz  

x                                                              px                            d  yx  &  dzx  

Cancel    no  bond  

19  

MulGple  Bonding  

NO3−Nitrate  ion  

Domains  ?  5  +  3x6  +1  =  24  Valence  electrons  ?  

24/8  =  3  +R(0)   Trigonal  planar  

O

N

O O

O

N

O O

:   :  

:  

sp2  hybrids  

20  

MulGple  Bonding   NO3−

N  

O  

O  O  

Electrons  delocalize  into  all  atomic  pπ  orbitals  

21  

MulGple  Bonding   NO3−

N  

O  

O  O  

Electrons  delocalize  into  all  atomic  pπ  orbitals  

22  

:N ≡ N :1  σ  and  2  π  bonds  

O = C =O

1  σ  and  1  π  bond  

H −C ≡ C − H1  σ    bond   1  σ  and  2  π  bonds  

23  

Some  combina0on  of  orbitals  cannot  form  a    bond  because  they  have  zero  overlap    

Can  form  a    bond  

A                B   z  axis  

A                                          B  s                                            s  pz                                        s  s                                            pz  pz                                        pz  

A                                      B  s                                      px,py                                    px,py                            s  px                                    pz,py  pz,py                            px  py                                      pz,px  pz,px                              py  pz                                      px,py  px,py                              pz                            

Cannot  form  a  bond