תוֹכֶן
אלקטרונים מסתובבים סביב האטומים שלהם במסלולי מסלול. בתיאוריה של קשרי ערכיות, אורביטלים אטומיים של אטום אחד יכולים לחפוף עם האורביטלים של אטומים אחרים ליצירת מולקולה, וליצור אורביטלים היברידיים חדשים לגמרי. תופעה זו מכונה הכלאה. קביעת הכלאה של מולקולה יכולה לעזור בזיהוי צורתה ומבנהה. לדוגמא, מולקולות רבות מתמקמות בצורה שממזערת את כמות הדחייה בין אטומים לאלקטרונים, ויוצרת צורה הדורשת אנרגיה מועטה ככל האפשר לשמור. הכרת סוגי הצורות שמולקולה תעבור כאשר הכלאה מסייעת לחוקרים להבין טוב יותר כיצד מולקולה זו עשויה לתקשר עם אחרים. הכלאה משפיעה על סוגי הקשרים שמולקולה יכולה ליצור.
חישוב הכלאות
קבעו את סוגי הקשרים במולקולה על ידי רישום ראשון של המבנה הכימי של המולקולה. בפרט, שימו לב למספר הקשרים היחידים, הכפולים והמשולשים שכל אטום מייצר. לדוגמא, למולקולה של דו תחמוצת הפחמן יש שני קשרים כפולים. ניתן לייצג את המולקולה כ- O = C = O, כאשר כל אטום חמצן יוצר קשר כפול עם הפחמן המרכזי.
הכלאה מוגדרת במונחים של sp orbitals. ה- s ו- p הם דרך לציין את צורת נתיבי המסלול בהם האלקטרונים עוברים. עבור מסלולי שטח, השביל מעגלי בערך. עבור אורביטלים p, צורת השביל דומה יותר למשקולת, כאשר האלקטרון קיים בעיקר באחד משני אזורים ולא במסלול מעגלי.
קבע כל הכלאה של האטומים באמצעות סוגי הקשרים הקיימים. נוכחותם של אין קשרים כפולים מעידה על הכלאה של sp3. לאטום בעל קשר כפול יחיד יש הכלאה של sp2. לאטום עם שני קשרים כפולים או יותר, או עם קשר משולש יחיד, יש הכלאה של sp.
לאטום הפחמן ב- CO2 יש שני קשרים כפולים, האחד עם כל אטום של חמצן. לכן ההכלאה בפחמימות היא sp.
קבע את ההכלאה עבור שאר האטומים במולקולה. לכל אטום חמצן ב- CO2 יש קשר כפול יחיד עם הפחמן. הכלאה של כל חמצן היא אפוא sp2.
מצא את ההכלאה הכללית של המולקולה על ידי קביעת זו של האטום המרכזי. במקרה של CO2, הפחמן הוא האטום המרכזי. מכיוון שלפחמן יש הכלאה של sp, אז ההכלאה הכללית של המולקולה היא sp.