hibridacion de orbitales

 El concepto de hibridación establece que los orbitales en una molécula no son necesariamente los mismos orbitales hallados en los átomos sin combinar. Es un concepto matemático en el que los orbitales atómicos estándares se combinan para formar nuevos orbitales atómicos llamados orbitales híbridos. Los orbitales híbridos, al igual que los orbitales estándares, se localizan en un átomo, perosus formas son diferentes.

La hibridación es un proceso que requiere cierta cantidad de energía, por lo que ocurre cuando la minimización de energía, al formarse el enlace químico, este gasto energético. En general, a mayor cantidad de enlaces en un átomo, mayor la tendencia a que sus orbitales hibriden. Por lo tanto, los átomos centrales son los que tienen la mayor tendencia a hibridar. Losátomos terminales, que forman pocos enlaces, tienen menor tendencia a hibridar. La hibridación es particularmente importante en la química del carbono (química orgánica).

La hibridación sigue las siguientes pautas:
•El número de orbitales atómicos estándar que se combinan es igual al número de orbitales híbridos que se forman. Se conserva el número de orbitales.

•Las combinacionesparticulares de orbitales atómicos estándar determina las formas y energías de los orbitales híbridos formados.

•El tipo de hibridación que ocurre es aquel que produce la menor energía en la molécula.


Hibridación sp3

La geometría tetraédrica en el CH4 se describe con esta hibridación. Consiste en la combinación de un orbital s + tres orbitales p. En el carbono esta hibridación abarca unorbital 2s y tres orbitales 2p. Los nuevos orbitales híbridos se llaman orbitales híbridos sp3:





La notación sp3 indica que los orbitales híbridos proceden de la combinación de un orbital s y tres orbitales p. Note que los orbitales híbridos poseen la misma energía–son de tipo degenerado. Estos cuatro electrones de valencia ocupan los cuatro orbitales híbridos con espines paralelos deacuerdo a la regla de Bund. El diagrama de orbitales para el carbón usando estos orbitales es:





C
Sp³
La forma de estos orbitales se muestra en la figura 91. Estos cuatro orbitales se arreglan en una geometría tetraédrica con ángulos de 109.5º.Bajo esta configuración, el carbono tiene cuatro orbitales semillenos y puede formar cuatro enlaces con cuatro átomos de hidrógeno, como es elcaso de la molécula de CH4 (figura 92).








Figura 92 Geometría molecular de la molécula del CH4 bajo la teoría de los electrones de Valencia.













Figura 91 Hibridación sp3.


Los orbitales híbridos fácilmente forman enlaces químicos en virtud de que tienen a maximizar el traslape con otros orbitales. Sin embargo, si el átomo central de una molécula contienepares solitarios, estos pueden ocupar orbitales híbridos. Por ejemplo, los orbitales del nitrógeno en el amonio son de tipo sp3. Tres de los orbitales intervienen en los enlaces químicos, pero en el cuarto se acomoda el par libre. La presencia del par libre no disminuye la tendencia a la hibridación en el nitrógeno. Por lo tanto, el ángulo en el NH3 es de 107º, un poco más cercano al ángulo de90º en el orbital estándar p (figura 93).













Figura 93 Geometría molecular de la molécula del NH3 bajo la teoría de los electrones de
valencia.


Hibridación sp2

La hibridación de un orbital s y dos orbitales p resulta en tres orbitales híbridos sp2 y un orbital estándar p.











Las formas de los orbitales sp2 se muestran en la figura 94.Note quelos tres orbitales híbridos tienen una geometría trigonal plana con ángulos de 120º. El orbital estándar no hibridado, p está orientado perpendicularmente a los tres orbitales híbridos.

Figura 94 Hibridación sp2.


Como ejemplo de una molécula con orbitales sp2, considere el H2CO. Las configuraciones de los electrones de valencia en orbitales estándares, en cada átomo, es como sigue:...