Teoria de valencia

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Química Inorgánica. 1º de Ingeniero Químico. Universidad de Murcia

4. Teoría de enlace de valencia. Teoría de orbitales moleculares. (Tutorial)
4.1. Interpretación del enlace en las moléculas mediante los orbitales atómicos. 4.2. Orbitales híbridos. Hibridación sp, sp2 y sp3. Orbitales híbridos más complejos. Energía de los orbitales híbridos. 4.3. Moléculas con enlaces simples y múltiples.4.4. Teoría de orbitales moleculares. 4.5. Moléculas diatómicas homonucleares. 4.6. Moléculas diatómicas heteronucleares.

4.1.

TEV: Interpretación del enlace mediante los orbitales atómicos. Hibridación de orbitales.

Los modelos de Lewis y Guillespie no requieren saber en que orbitales se encuentran localizados los electrones antes de formar el enlace ni los orbitales en los que seencontrarán después. Ahora, es necesario ocuparse de las bases teóricas que la mecánica cuántica proporciona a estos modelos empíricos o semi-empíricos
Interpretación del enlace mediante los orbitales atómicos.

En mecánica cuántica la interpretación del enlace por compartición de electrones se interpreta de la manera siguiente. Inicialmente cada electrón se encuentra localizado en un determinadoorbital de un átomo. El enlace se genera por solapamiento de los dos orbitales atómicos que superponen sus respectivas zonas de mayor probabilidad de encontrar los electrones. El enlace se forma al compartir los dos electrones una misma región del espacio en la que existe una probabilidad máxima de encontrar los respectivos electrones juntos bajo la atracción de los dos núcleos. Naturalmente, para quelos dos electrones compartan la misma región del espacio es necesario que tengan espines contrarios. Una vez generado el enlace, los electrones pierden la identidad inicial que les otorga el hecho de pertenecer a uno sólo de los átomos enlazados y se encuentren ahora sometidos a una interacción simultánea de ambos núcleos. Este intercambio de los electrones por parte de los núcleos enlazados es,en buena parte, responsable del enlace formado. En la Figura siguiente se muestra el solapamiento de dos orbitales atómicos tipo s-s, s-p y p-p, en donde se supone que la dirección de enlace es el eje z y que los orbitales p implicados son los pz. Mediante esta interpretación es fácil entender la formación de la molécula de H2 por solapamiento de los orbitales 1s de cada átomo y la ocupación, porparte z z de electrones apareados, de la región de máxima probabilidad electrónica localizada entre ambos núcleos z (solapamiento s-s) La molécula de HF se interpreta por solapamiento del orbital 1s del hidrógeno y del orbital 2p que aloja el único electrón despareado del flúor (solapamiento s-p). La formación de la molécula de F2 puede interpretarse igualmente por el solapamiento de los dosorbitales 2p que alojan los electrones desapareados de cada átomo de flúor (solapamiento p-p).

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Química Inorgánica. 1º de Ingeniero Químico. Universidad de Murcia

En estos casos, la simetría de los orbitales que se solapan, respecto del eje internuclear de enlace, es cilíndrica; es decir, ambas funciones de onda tienen el mismo valor en todos los puntos del espacio situados a la mismadistancia del eje. Este tipo de enlace, con este tipo de simetría, se denomina enlace σ. Con lo que sabemos hasta ahora difícilmente se puede explicar la formación de la molécula tetraédrica del metano, con la configuración electrónica fundamental, ni con la configuración electrónica excitada de valencia. En este último caso, los cuatro electrones desapareados se encuentran en cuatro orbitales desimetría muy dispar (uno de simetría esférica y tres de simetría cilíndrica alrededor de los tres ejes. Las direcciones no coinciden con la simetría del tetraedro. El mismo problema surge cuando un átomo utiliza sus orbitales s y p simultáneamente debido a sus propiedades de simetría. El concepto de hibridación de orbitales atómicos surge para resolver estas aparentes contradicciones.

4.2....
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