軌道混成は、原子軌道を混合して新しい軌道を形成するという概念です。 ハイブリッド軌道 。これらの新しい軌道は、元の原子軌道とは異なるエネルギー、形状などを持っています。その後、新しい軌道が重なり合って化学結合を形成します。
一例はメタン中の炭素原子、ＣＨ4の混成である。メタン中の4つのC-H結合はすべて等価であることがわかりました。それらは、１０９．５°の結合角を有する正四面体の角を向いている。
したがって、炭素は、4つの水素原子に結合するために正しい対称性を持つ4つの軌道を持たなければなりません。
炭素原子の基底状態配置は
上の図の左側にこの設定があります。
炭素原子はその２つの単独で占有されたｐ軌道を用いて２つの水素原子と２つの共有結合を形成して、・ＣＨ2・を生成することができる。これはメタンではありません。
炭素原子は、上の点線のように、2s軌道から空の2p軌道に電子を励起することもできます。これは4つの単独占有軌道を与える。
３つの２ｐ軌道と重なることによって形成されたＣ Ｈ結合は、９０°の結合角を有するであろう。 ２ｓ軌道と重なることによって形成されたＣ Ｈ結合は、他の角度にあるだろう。これはメタンの構造ではありません。
2sと2pの軌道が数学的に混合されている（ "混成"されている）場合、4つの新しい等価なsp 3軌道が得られます。数学では、結合角は109.5°と予測されています。これは、メタンの場合とまったく同じです。
４つの結合の形成によって放出されたエネルギーは必要とされる励起エネルギーを過剰に補償する。したがって、４つのＣ Ｈ結合の形成はエネルギー的に有利である。
お役に立てれば。