Sự khác biệt giữa sp sp2 và sp3

Các sự khác biệt chính giữa sp sp2 và sp3 là quỹ đạo lai sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và quỹ đạo lai sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% trong khi quỹ đạo lai sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s.

Các thuật ngữ sp, sp2 và sp3, đề cập đến các phép lai khác nhau của các quỹ đạo dẫn đến hình thành các quỹ đạo lai. Các quỹ đạo là các vùng giả thuyết xung quanh hạt nhân của một nguyên tử, chứa các electron của nguyên tử đó. Các quỹ đạo này có thể trải qua quá trình lai tạo để hình thành các quỹ đạo lai mới có thể hình thành liên kết hóa học cộng hóa trị. Có một số hình thức lai tạo theo quỹ đạo nguyên tử tham gia vào quá trình lai tạo. Sp, sp2 và sp3 là một số phép lai phổ biến liên quan đến quỹ đạo s và p của nguyên tử.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Sp là gì
3. Sp2 là gì
4. Sp3 là gì
5. So sánh cạnh nhau - sp vs sp2 vs sp3 ở dạng bảng
6. Tóm tắt

Sp là gì?

Sp lai hóa là hình thức lai đơn giản nhất trong đó một quỹ đạo s trùng với quỹ đạo p để tạo thành hai quỹ đạo sp mới. Một vỏ điện tử chứa ba quỹ đạo p. Trong phép lai này, một trong ba quỹ đạo p này trộn với một quỹ đạo s của cùng một nguyên tử. Do đó, có hai quỹ đạo p không lai trong các nguyên tử này.

Hình 01: Sắp xếp không gian của các quỹ đạo lai

Tỷ lệ pha trộn của hai quỹ đạo nguyên tử là 1: 1 (s: p). Do đó, quỹ đạo lai mới có 50% đặc điểm quỹ đạo và 50% đặc điểm quỹ đạo p. Sự pha trộn giữa các quỹ đạo nguyên tử s và p tạo thành hai quỹ đạo lai mới. Hai quỹ đạo này sắp xếp theo bố cục không gian tuyến tính; chỉ đạo mỗi quỹ đạo nguyên tử theo hướng ngược lại. Sự sắp xếp này dẫn đến sự căng thẳng ít nhất giữa hai quỹ đạo. Do đó, góc liên kết sẽ là 180◦.

Sp2 là gì?

Phép lai Sp2 là một dạng lai của quỹ đạo trong đó một quỹ đạo trùng nhau với hai quỹ đạo p để tạo thành ba quỹ đạo lai mới. Vì có ba quỹ đạo nguyên tử p trong một nguyên tử, phép lai này để lại một quỹ đạo p không lai. Không giống như trong lai tạo sp, trong hình thức lai tạo này, đặc tính s của mỗi quỹ đạo lai sp2 là 33% trong khi đặc tính quỹ đạo p là 66%.

Hình 02: Sắp xếp không gian của các quỹ đạo sp2

Tuy nhiên, đây chỉ là các giá trị gần đúng vì tỷ lệ giữa ba quỹ đạo nguyên tử liên quan đến phép lai này là s: p = 1: 2.

Khi đó đặc tính s bằng 100/3 = 33,33%

Và đặc tính p bằng (100/3) x 2 = 66,66%

Ba quỹ đạo lai mới này có được sự sắp xếp không gian hai mặt phẳng lượng giác để giảm thiểu sự căng thẳng giữa các quỹ đạo. Ngoài ra, góc liên kết giữa các quỹ đạo này là 120◦.

Sp3 là gì?

Phép lai Sp3 là một dạng lai của quỹ đạo trong đó một quỹ đạo trùng nhau với ba quỹ đạo p. Do đó, không có quỹ đạo p không lai nào vì tất cả các quỹ đạo p liên quan đến quá trình lai.

Hình 03: Sắp xếp không gian của các quỹ đạo lai sp3

Do đó, điều này dẫn đến 4 quỹ đạo lai mới. Vì tỷ lệ giữa s và p quỹ đạo là 1: 3, nên đặc tính s của mỗi quỹ đạo lai là 25% trong khi đặc tính quỹ đạo p là 75%. Các quỹ đạo lai mới này sắp xếp theo cách sắp xếp tứ diện với góc liên kết 109,5◦.

Sự khác biệt giữa sp sp2 và sp3 là gì?

Phép lai Sp là hình thức lai đơn giản nhất trong đó một quỹ đạo trùng lặp với quỹ đạo ap để tạo thành hai quỹ đạo sp mới và lai Sp2 là một hình thức lai giữa quỹ đạo trong đó một quỹ đạo lai với hai quỹ đạo lai mới tạo thành ba quỹ đạo lai mới trong khi lai Sp3 là một dạng lai của quỹ đạo trong đó một quỹ đạo trùng nhau với ba quỹ đạo p. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa các quỹ đạo lai sp sp2 và sp3. Hơn nữa, mỗi quỹ đạo lai mới hình thành trong ba dạng lai này có các đặc điểm quỹ đạo khác nhau vì các quỹ đạo s trộn với số lượng quỹ đạo p khác nhau. Do đó, chúng có đặc điểm quỹ đạo p khác nhau là tốt.

Tuy nhiên, chúng ta có thể nhấn mạnh sự khác biệt chính giữa lai sp sp2 và sp3 theo đặc tính s của các quỹ đạo lai này; quỹ đạo lai sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và quỹ đạo lai sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% s trong khi quỹ đạo lai sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s. Hơn nữa, mỗi phép lai để lại số lượng quỹ đạo không lai khác nhau. Ví dụ, phép lai sp chỉ liên quan đến quỹ đạo nguyên tử 1 p. Do đó, nó để lại hai quỹ đạo nguyên tử p không lai.

Infographic dưới đây cho thấy một so sánh chi tiết bên cạnh về sự khác biệt giữa lai sp sp2 và sp3.

Tóm tắt - sp sp2 vs sp3

Lai tạo là một quá trình trong đó các quỹ đạo nguyên tử trộn lẫn với nhau để tạo thành các quỹ đạo lai mới có thể trải qua liên kết hóa học cộng hóa trị. Các hình thức lai tạo quỹ đạo nguyên tử đơn giản nhất là lai hóa sp, sp2 và sp3. Sự khác biệt chính giữa sp sp2 và sp3 là quỹ đạo lai sp có đặc điểm quỹ đạo 50% s và quỹ đạo lai sp2 có đặc điểm quỹ đạo 33% trong khi quỹ đạo lai sp3 có đặc điểm quỹ đạo 25% s.

Tài liệu tham khảo:

1. Lai quỹ đạo lai. Wikipedia, Wikimedia Foundation, ngày 13 tháng 9 năm 2018. Có sẵn tại đây  
2. Thư viện. Lai hóa. Hóa học LibreTexts, Libretexts, 21 tháng 7 năm 2016. Có sẵn tại đây 

Hình ảnh lịch sự:

1. Trực tiếp AE2h của Jfmelero - Công việc riêng, (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia 
2. Trực tiếp AE3h của By Jfmelero - Công việc riêng, (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia  
3. Trực tiếp AE4h của Jfmelero - Công việc riêng, (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia