הערה ראשונה, כי הכלאה היא מושג מתמטי הניתן ליישום לפרשנות מצב מליטה. אין לזה שום משמעות פיזית. במקום זאת זה עוזר לנו להבין טוב יותר את כיוון הקשרים.
הערה שנייה, כי התקופה השנייה בדרך כלל מתנהגת בצורה שונה לגמרי מהאלמנטים הנותרים בקבוצה. כך שבאופן מסוים, אמוניה מתנהגת לא טבעית או חריגה.
אם אתה משווה חנקן עם זרחן, יציין כי הראשון הוא קטן בהרבה מזה האחרון, כלומר ואן דר וואלס רדיוס $ r (\ ce {N}) = 155 ~ \ mathrm {pm}; \ r (\ ce {P}) = 180 ~ \ mathrm {pm} $ (נ"צ ויקיפדיה), רדיוסים קוולנטיים $ r (\ ce {N}) = 71 ~ \ mathrm {pm}; \ r (\ ce {P}) = 107 ~ \ mathrm {pm} $ (ref. ויקיפדיה). לכן גם האורביטלים בחנקן קטנים יותר, והמסלולים של $ \ ce {s} $ ו- $ \ ce {p} $ יתפסו יותר מאותו שטח מאשר בזרחן. כתוצאה מכך מרחק האג"ח $ \ ce {N-H} $ יהיה באופן טבעי גם קצר יותר.
זוג בודד הוא בדרך כלל יציב ביותר במסלול בעל אופי $ \ ce {s} $ גבוה. קרוב לוודאי שייווצרו אג"ח עם מסלולי $ \ ce {p} $ הגבוהים יותר. הכיוון של אלה זה כלפי זה הוא בדיוק $ 90 ^ \ circ $.
באמוניה זה יוביל למגעים קרובים מאוד של $ \ ce {H \ cdots {} H} $, שהם דוחים ולכן אטומי מימן נדחקים זה מזה. זה אפשרי מאחר ובתקופה השנייה פיצול $ \ ce {s-p} $ עדיין קטן מאוד ומסלול החנקן $ \ ce {s} $ נגיש לאטומי המימן. בסופו של דבר זה יביא לערבוב אורביטלים של $ \ ce {s} $ ו- $ \ ce {p} $ עבור חנקן באורביטלים המולקולריים בהתאמה. ניתן לכנות תופעה זו כהכלאה - שילוב לינארי של אורביטלים מאותו אטום. לכן מונח זה אינו תלוי במקצת בשימוש הנפוץ ביותר שלו.
חשוב מאוד לדעת כי תפקוד הגל המולקולרי של מולקולה צריך לשקף את הסימטריה הכוללת שלה. במקרה זה מדובר ב- $ C_ {3v} $, כלומר יש ציר סיבובי משולש ושלושה מישורי מראה אנכיים (הציר הוא אלמנט של מישורים אלה). זה מוליד גם אורביטלים מנווונים. תמונה מסלולית קנונית חייבת לשקף מאפיין זה (BP86 / cc-pVDZ; מסלולי ערכיות מסודרים באנרגיה הולכת וגוברת משמאל לימין).
שימו לב שהמסלול המולקולרי של הערכיות הנמוכה ביותר נוצר רק מ מסלולי $ \ ce {s} $ (יש מסלול ליבה נוסף של $ \ ce {1s ^ 2-N} $.)
עכשיו ניתן להשתמש בתורת התיאורולית של Natural Bond Orbital (NBO) כדי להפוך אורביטלים מולקולריים ממוקדים אלה ל- תמונת קשר שכיחה ומוכרת יותר, תוך שימוש במסלולים היברידיים אטומיים. שיטה זו נקראת אורביטליות לוקליזציה, אך יש לה על חשבון אובדן הערך העצמי האנרגטי שעשוי להיות מוקצה למסלולים קנוניים (NBO @ BP86 / cc-pVDZ; לא ניתן להזמין valence NBO לפי רמות אנרגיה).
כך שהזווית המועדפת ביותר מבחינה תרמו-דינמית היא $ 107 ^ \ circ $ עקב פשרה בין חפיפה מסלולית אופטימלית לדחייה פחות גרעינית.
תמונת הקשר הקנוני בפוספין דומה מאוד לאמוניה, רק האורביטלים גדולים יותר. גם במקרה זה לא יהיה נכון להניח כי אין כלל הכלאה. עם זאת, התרומה הגדולה ביותר למסלולים המולקולריים נובעת ממסלולי $ \ ce {p} $ בזרחן.
החלת תוכנית הלוקליזציה, בסופו של דבר עם תמונת מליטה אחרת. להלן שלוש אג"ח $ \ ce {PH} $ שוות המורכבות מ- $ 48 \% ~ \ ce {1s-H} $ ו- $ 52 \% ~ \ ce {s ^ {$ 0.5 $} p ^ 3-P} מסלולים $ . הצמד הבודד בזרחן מורכב מ- $ 57 \% \ ce {s} + 43 \% \ ce {p} $ אורביטלים.
אפשר לראות את ההבדל של המולקולות גם ב מחסום ההיפוך שלהן, ואילו לאמוניה ההיפוך זמין בקלות בטמפרטורת החדר, $ \ Delta E \ כ 6 ~ \ mathrm {kcal / mol} $, הוא איטי מאוד לפוספין , $ \ Delta E \ כ 40 ~ \ mathrm {kcal / mol} $.
הדבר נובע בעיקר מכך שקשרי מימן החנקן כבר מקיפים $ \ ce {s} $ תרומה, שניתן להגדיל בקלות, כדי ליצור את המולקולה המישורית עם היברידיות $ \ ce {sp ^ 2} $ רשמית.