Enaces híbridos

QUÍMICA PARA INGENIERÍA INDUSTRIAL
UNIDAD II.

TEMA: ENLACES HIBRIDOS
El modelo sobre repulsión de pares de electrones localizados en la capa de valencia (RPECV), nos enseña que La Molécula es una colección de átomos unidos entre sí por pares de electrones compartidos, los que provienen de los Orbitales Atómicos locales dentro de la capa de valencia de cada átomo. Esto nos permite predecir lageometría molecular. Ahora se describirá la manera que estos orbitales atómicos son utilizados para formar los enlaces y los sitios en que residen los pares solitarios no ocupados.
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HIBRIDACIÓN sp3
Para comenzar, recordemos la estructura de octetos para la molécula Metano CH4 que ya hemos estudiado, que exige que la disposición de los pares de electrones adopten una geometría tetraédricaalrededor del C, tal como se muestra en la Figura.
En general, estos enlaces usan electrones ubicados en los orbitales de la capa de valencia que son los 2s, 2p del átomo C central, como los que muestran más abajo.

Si recordamos la disposición tetraédrica perfecta, ocupando los vértices de un cubo de manera alternada como se señala en la figura, es posible demostrar que el ángulo H-C-H vale109.5° , que coincide perfectamente con el experimental.
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Sin embargo, los Orbitales Atómicos de valencia (2s, 2p) del C central que se muestran en la figura siguiente, no apuntan a las direcciones que se encuentran ocupadas por los H de la molécula, en circunstancias que son los que realmente contienen los electrones.
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OA(híbrido) = a 2s + b 2px + c 2py + d 2pz
Así, esnecesario que cambien su "dirección" mediante interacciones entre sí, formando nuevos Orbitales Atómicos conocidos como híbridos, esta vez formados como combinación lineal entre los originales atómicos, donde los " coeficientes de mezcla " a,b,c " indican el 'aporte' de cada uno de los originales atómicos a la dirección tetraédrica requerida. Si bien no haremos uso de los valores de estasconstantes de mezcla, es conveniente presentar los resultados para cada una de las mezclas de 2s con 2px, 2py , 2pz , en total 4 posibilidades:
[sp3]1 = [2s + 2px + 2py + 2pz ]/2
[sp3]2 =[ 2s - 2px - 2py + 2pz ]/2
[sp3]3 =[ 2s + 2px - 2py - 2pz ]/2
[sp3]4 = [ 2s - 2px + 2py - 2pz ]/2
El concepto de traslape de orbitales se aplica también a moléculas poliatómicas, pero, para tener un esquema deenlace satisfactorio, en ellas también se deberá justificar la geometría molecular.

Análisis de la molécula de CH4

El átomo de C tiene la siguiente configuración:

1s 2s 2px 2py 2pz

1s sp3

Ahora, el átomo de carbono puede aceptar 4 átomos de hidrógeno, cada uno de los cuales tiene un electrón.
Lo que se logra entonces, es una mezcla de un 2s con tres 2p, lo que genéricamente se denomina Hibridación sp3 como lo presenta la figura a continuación.
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Así, en cada uno de los vértices marcados "sp3" se encuentra preparado el átomo C para formar enlaces con los H en la molécula metano, como se observa en la disposición tetraédrica a continuación. Los electrones apareados ocupan la región de los enlaces que, a su vez, forman el octetoalrededor del C.
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Visto de otra manera, lo que se tiene es un nuevo " Diagrama de Energía " para estos orbitales centrados en el C, a valores intermedios entre los 2s y los 2p originales,
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Recuerde el siguiente Principio: Tan pronto un átomo requiera un conjunto de Orbitales Atómicos dirigidos a los vértices de un Tetraedro, adoptará una nueva forma de orbitales locales atómicos tiposp3 útiles para enlaces
Realmente, no es extraño que esto ocurra cuando se forman moléculas, ya que los electrones en OA's originales 2s,2p en átomos libres, hacen que la energía sea mínima en este caso. Sin embargo, cuando este átomo se usa para formar parte en moléculas, habrá que satisfacer nuevos requerimientos de mínima energía. Este esquema es consistente con la idea que una molécula no...