Miért alakulnak ki hibrid elektronszerkezetek?

A hibridizáció egy olyan elmélet, olyan szemlélet, ami segít értelmezni olyan jelenségeket, amiket azelőtt nem értettünk. Ilyen például a metán szerkezete. Az ugyanis tökéletesen tetraéderes, teljesen egyenlő kötésszögekkel. Nade a probléma: ha megnézzük a szénatomot, abban 6 elektron van, amiknek konfigurációja: 1s2, 2s2, 2p2. Ez azt jelenti, hogy a szénnek 2db párosítatlan elektronja van, hisen az s pályák betöltöttek, a p pályán meg azonos spinnel, két különböző "cellában" van 1-1 elektron. Ez alapján a szénnek 1 nemkötő elektronpárjának és 2 kovalens kötésének kéne lennie, de mégsem így van, hanem mind a 4 elektron a második héjról kovalens kötést alakít ki. Ez azért van, mert a Pauli-elv értelmében van egy kedvezőbb elektronszerkezet is, mégpedig ha a 2s pályáról átlép egy elektron a 2p pálya utolsó, üresen maradt "cellájába", így mind a négyen párosítatlanul tudnak lenni. De ettől nem értjük még jobban, hogy miért tökéletes tetraéder a metán, hiszen a 4 kovalens kötés közül 1db s-pályából, 3 db pedig p-pályából jön létre. Ezen két pálya energiája különböző, ezért a belőlük létrejövő kovalens kötéseknek is különbözőnek kéne lennie. Mégsem ezt tapasztaljuk. Ezt a jelenséget magyarázzuk hibridizációval. Ez csak a kovalens kötés újfajta értelmezési formája, ami kimondja, hogy a kötésben részt vevő pályák kombinálódnak egymással és hibridpályákat hoznak létre, amelyek "közösek" és egyenértékűek egymással. Úgy képzeld el mint matekból az átlagszámítást: van 1db s és 3db p-elektron, akkor ezek átlaga (1*s+3*p)/4, és mind a 4 pálya ilyen energiájú, ezen osztoznak a hibridpályák. Ezzel az elmélettel jobban magyarázhatóak a szerves molekulák szerkezetei, de ez továbbra is csak elmélet, ami a kovalens kötés létrejöttét hivatott magyarázni. Nem tudjuk hogy valóban helyes-e az elgondolás, de azt tudjuk, hogy ennél jobbat még nem találtak ki. Ha ezek után is maradt benned kérdés, nyugodtan írj, szívesen segítek.

Úgy is mondhatnánk, hogy egy atom eletronjai összefonódva, megkülönböztethetetlenül, kicserélődési szimmetriáktól is áthatva egy Slater-determinánsban élik kollektív kis életüket, így a "pályák" ilyen cellázós felfogása igazából egy szemléltetés, ami sokszor hasznos. De a kovalens kötés meg még tovább bonyolítja az életet, még több résztvevővel kell képezni egy kollektív, megfelelően konstruált többrészecskés hullámfüggvényt, avagy még többen fonódnak össze, mert furcsa mód ez alacsonyabb energiájú állapot tud lenni.