ההבדל העיקרי בין sp sp2 ו-sp3 הוא שלאורביטלים ההיברידיים sp יש מאפייני מסלול של 50% s ולאורביטלים היברידיים sp2 יש מאפייני מסלול של 33% s בעוד שאורביטלים היברידיים של sp3 הם בעלי מאפיינים של 25% s.
המונחים sp, sp2 ו-sp3, מתייחסים להכלאות שונות של אורביטלים שמובילים ליצירת אורביטלים היברידיים. אורביטלים הם אזורים היפותטיים סביב גרעין של אטום, המכילים אלקטרונים של אותו אטום. אורביטלים אלו יכולים לעבור הכלאה על מנת ליצור אורביטלים היברידיים חדשים שיכולים ליצור קשרים כימיים קוולנטיים. ישנן מספר צורות של הכלאות לפי האורביטלים האטומיים שלוקחים חלק בתהליך ההכלאה. Sp, sp2 ו-sp3 הם כמה הכלאות נפוצות המעורבות באורביטלים s ו-p של אטום.
מה זה sp?
הכלאה Sp היא הצורה הפשוטה ביותר של הכלאה שבה אורביטל s חופף עם אורביטל p ליצירת שני אורביטלים sp חדשים. מעטפת אלקטרונים מכילה שלושה אורביטלים p. בהכלאה זו, אחד משלושת האורביטלים p הללו מתערבב עם מסלול s של אותו אטום. לכן, נותרו שני אורביטלים לא הכלואים של p באטומים האלה.
איור 01: סידור מרחבי של אורביטלים היברידיים sp
יחס הערבוב של שני האורביטלים האטומיים הוא 1:1 (s:p). מכאן שלאורביטל ההיברידי החדש יש 50% ממאפייני מסלול s ו-50% ממאפייני מסלול p. ערבוב זה של האורביטלים האטומיים s ו-p יוצרים שני אורביטלים היברידיים חדשים.שני האורביטלים הללו מסתדרים בסידור מרחבי ליניארי; מכוון כל מסלול אטומי לכיוונים המנוגדים. סידור זה מביא למתח הקטן ביותר בין שני האורביטלים. לפיכך, זווית הקשר תהיה 180◦.
מה זה sp2?
Sp2 הכלאה היא צורה של הכלאה מסלולית שבה אורביטל אחד חופף לשני אורביטלים p ליצירת שלושה אורביטלים היברידיים חדשים. מכיוון שיש שלושה אורביטלים אטומיים p באטום, הכלאה זו מותירה אורביטל p אחד לא הכלאי. שלא כמו בהכלאה sp, בצורת הכלאה זו, המאפיין s של כל מסלול היברידי sp2 הוא 33% קיים בעוד שמאפיין ה-p הוא 66%.
איור 02: סידור מרחבי של אורביטלים sp2
עם זאת, אלו הם רק ערכים משוערים מכיוון שהיחס בין שלושת האורביטלים האטומיים שכרוכים בהכלאה זו הוא s:p=1:2.
אז המאפיין s שווה 100/3=33.33%
והמאפיין p שווה (100/3) x 2=66.66%
שלושת האורביטלים ההיברידיים החדשים הללו מקבלים את הסידור המרחבי המישורי הטריגונלי על מנת למזער את המתח בין האורביטלים. כמו כן, זווית הקשר בין האורביטלים הללו היא 120◦.
מה זה sp3?
Sp3 הכלאה היא צורה של הכלאה מסלולית שבה מסלול אחד חופף עם שלושה מסלולי p. לכן, אין אורביטלים p לא הכלואים מכיוון שכל האורביטלים p מעורבים בתהליך ההכלאה.
איור 03: סידור מרחבי של אורביטלים היברידיים sp3
לכן, זה מביא ל-4 אורביטלים היברידיים חדשים. מכיוון שהיחס בין s ו-p אורביטלים הוא 1:3, המאפיין s של כל מסלול היברידי הוא 25% ואילו מאפיין ה-p הוא 75%. האורביטלים ההיברידיים החדשים האלה מסודרים בסידור טטרהדרלי עם זווית קשר של 109.5◦.
מה ההבדל בין sp sp2 ל-sp3?
Sp הכלאה היא הצורה הפשוטה ביותר של הכלאה שבה אורביטל s חופף עם אורביטל p ליצירת שני אורביטלים sp חדשים, והכלאה Sp2 היא צורה של הכלאה אורביטלית שבה אורביטל אחד חופף לשני אורביטלים p כדי יוצרים שלושה אורביטלים היברידיים חדשים ואילו הכלאה של Sp3 היא צורה של הכלאה מסלולית שבה האורביטלים של אחד חופפים לשלושה אורביטלים p. זהו ההבדל המהותי בין אורביטלים היברידיים sp sp2 ו-sp3. יתרה מכך, לכל אחד מהאורביטלים ההיברידיים החדשים שנוצרים בשלוש צורות ההכלאות הללו יש מאפיינים שונים של מסלולי s, מכיוון שאורביטלים s מתערבבים עם מספר שונה של אורביטלים p. לכן יש להם גם מאפיינים שונים של מסלול p.
עם זאת, אנו יכולים להדגיש את ההבדל העיקרי בין הכלאה sp sp2 ו-sp3 בהתאם לאופי ה-s של אורביטלים היברידיים אלה; לאורביטלים היברידיים sp יש מאפיינים של 50% s, ולאורביטלים היברידיים sp2 יש מאפיינים של 33% s, בעוד שלאורביטלים היברידיים sp3 יש מאפיינים של 25% s.יתר על כן, כל הכלאה מותירה מספרים שונים של אורביטלים לא הכלואים. לדוגמה, הכלאה sp כוללת רק 1 p אורביטלים אטומיים. לפיכך, הוא משאיר שני אורביטלים א-אטומיים לא הכלואים.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה השוואה מפורטת זה לצד זה על ההבדל בין הכלאה sp sp2 ו-sp3.
סיכום – sp sp2 לעומת sp3
היברידיזציה היא תהליך שבו אורביטלים אטומיים מתערבבים זה עם זה ויוצרים אורביטלים היברידיים חדשים שיכולים לעבור קשר כימי קוולנטי. הצורות הפשוטות ביותר של הכלאות מסלול אטומי הן הכלאות sp, sp2 ו-sp3. ההבדל העיקרי בין sp sp2 ל-sp3 הוא שלאורביטלים ההיברידיים sp יש מאפייני מסלול של 50% s ולאורביטלים ההיברידיים sp2 יש מאפיינים של 33% s בעוד שלאורביטלים ההיברידיים sp3 יש מאפיינים של 25% s.
