Ogni atomo ha uno o più elettroni orbitanti attorno un nucleo. Alcune persone credono che elettroni orbitali consistono di carica diffuse in tutta l'umidità in una nuvola. Tale comprensione è impreciso. Gli elettroni sono particelle. Una nube di elettroni è in realtà un'astrazione matematica che rappresenta la probabilità di trovare un elettrone all'interno del volume di spazio rappresentato dalla nube. La verità è che la geometria molecolare è dettata dalle geometrie in nube dell'elettrone dei loro rispettivi atomi.
Geometrie tipiche delle nuvole di elettroni
Il tipo di orbitale determina la geometria nube dell'elettrone. Per esempio, un orbitale di tipo s ha una simmetria sferica. Ha la forma di una palla con il nucleo al suo centro. Un orbitale di tipo p è manubrio a forma di, con il nucleo al centro fra i lobi. Ci può essere altretanto come tre p-orbitali in ogni guscio, tranne la prima shell. Se uno è allineato lungo l'asse x, gli altri possono essere allineati lungo l'asse y e l'asse z. Tutti gli orbitali di tipo D hanno un elettrone più complesso geometria, il cloud come F-orbitali, G-orbitali e così via. Gli orbitali degli atomi di numero atomico crescente generalmente riempiono nell'ordine dettato dalla teoria quantistica: 1s2, 2s2, 2px2, 2py2, 2pz2, 3s2, 3px2, 3py2, 3pz2. Il primo numero in ogni istanza fa riferimento a un guscio degli orbitali. La lettera dopo il primo numero si riferisce al sub-shell e indica la simmetria orbitale. Il numero che segue immediatamente una lettera si riferisce al numero di elettroni in quello orbitale. Il numero massimo in tutti i casi è due. Tutti gli orbitali con una lettera diversa da "s" hanno una simmetria lungo una direzione specifica, piuttosto che la simmetria sferica.
Geometrie di molecole Unhybridized
Le molecole più semplici sono costituite da atomi con orbitali unhybridized. Per esempio, idrogeno biatomico gassoso è costituito da due atomi di idrogeno, ognuno con configurazione 1s1. Poiché la nuvola elettronica di entrambi di questi atomi ha simmetria sferica, il legame che si forma tra loro può essere descritte come due sfere parzialmente sovrapposti. Questo viene disegnato come una linea retta, H---H, con la linea che rappresenta il legame chimico.
Ibridazione in generale
La molecola di idrogeno sopra è privo di ibridazione. Questo non è sempre il caso. Uno degli esempi più semplici illustrare questo è l'ammoniaca molecola. L'ammoniaca ha la formula chimica NH3. Azoto ha sette elettroni, e la sua configurazione è 1s2, 2px1, 2py1, 2pz1. Si potrebbe prevedere che tre elettroni tre atomi di idrogeno sarebbero (uno ciascuno) legame con il 2px1, il 2py1 e gli orbitali di 2pz1 di azoto. Questo produrrebbe una molecola che sarebbe simile a tre atomi di idrogeno incontro ad un angolo di azoto. In realtà questo non è il caso. L'ammoniaca è tetraedrica.
Esempio: L'ibridazione SP3
Questo accade perché gli orbitali 2P tre si combinano con il singolo 1s orbitale di orbitals ibridi forma quattro, chiamato orbitali sp3. La geometria netta di ciascun orbitale riflette che degli orbitali atomici è fatto da. Pertanto, essi sono tutti diretti orbitali, nessuno di loro che possiedono simmetria sferica. Gli atomi di idrogeno si uniscono con tre dei quattro orbitali, e la restante coppia di elettroni non vincolati è nell'orbitale quarto. Tutti e quattro gli orbitali sono praticamente simmetricamente situati ai quattro angoli di un tetraedro.
In conclusione
Geometrie molecolari si riferiscono direttamente alla geometrie di nubi dell'elettrone, spesso non senza la regolazione chiamata ibridazione. Orbitali atomici sono spesso combinati degli orbitali molecolari di forma. Così si potrebbe dire che geometrie atomico prima devono essere trasformati geometrie nube molecolare mediante ibridazione orbitale.