Hibridación de orbitales atómicos
Pauling propuso en 1930 modificar la Teoría de Enlace de Valencia pasando a llamarse Teoría de Hibridación de Orbitales. El solapamiento de los orbitales atómicos es un concepto que se puede aplicar a moléculas poliatómicas.
La combinación de orbitales de la capa de valencia de un átomo, para producir un mismo número de orbitales híbridos, dirigidos en las direcciones en las que se van a producir los enlaces, de manera que las repulsiones entre ellos sean mínimas, (esto se denomina hibridación.)
Para que la hibridación de varios orbitales se produzca es necesario que:
- Orbitales atómicos con un electrón que formen enlaces sigma.
- Orbitales atómicos con parejas de electrones sin compartir que vayan a formar enlaces sigma.
No se hibridan:
- Orbitales atómicos que den lugar a un segundo o tercer enlace de un enlace doble o triple.
- Orbitales atómicos vacíos.
A continuación, se disponen a nombrar y explicar los diferentes tipos de hibridación:
- Hibridación sp3:
La molécula de metano (CH4) forma 4 enlaces C-H idénticos entre sí con ángulos de 109.5º. La formación de los enlaces C-H es necesaria una excitación energética para pasar un electrón del orbital 2s al 2p:
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| Figura 1: Configuración electrónica |
La combinación del orbital 2s con los tres orbitales 2p del átomo de carbono da lugar a cuatro orbitales híbridos equivalentes recibiendo el nombre de orbitales híbridos sp3.
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| Figura 2: Formación de los orbitales híbridos sp3 |
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| Figura 3: Formación de 4 enlaces entre los orbitales híbridos sp3 del carbono y los orbitales 1s de los hidrógenos en el metano |
En la figura 3, se observa que la formación de los enlaces entre los orbitales híbridos sp3 del carbono y el 1s del hidrógeno se dirigen hacia los vértices de un tetraedro, por tanto, la molécula de metano (CH4) posee geometría tetraédrica. Aunque se necesite bastante energía para que se produzca la hibridación , se compensa con la liberación de la energía de la formación de los nuevos enlaces C-H (proceso exotérmico).
- Hibridación sp2:
En la molécula de eteno, el átomo de carbono dispone de 3 orbitales híbridos y de un orbital 2p perpendicular a ellos. De manera que los orbitales híbridos podrán solaparse frontalmente con orbitales s de dos átomos de H y con otro del átomo de C.
También se producirá el solapamiento lateral de los orbitales 2p, los cuales no son híbridos, dando lugar a un enlace pi. La molécula de eteno es plana, con todos los ángulos HCCH iguales a 120º.
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| Figura 4: El doble enlace C=C es la suma de dos tipos diferentes de enlace, uno tipo pi y otro tipo sigma |
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| Figura 5: Formación de los orbitales híbridos sp2 |
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| Figura 6: El triple enlace C≡C es la suma de dos tipos diferentes de enlace, uno de tipo pi y dos de tipo sigma |
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| Figura 7: Formación de los orbitales híbridos sp |
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| Figura 8: Estructura geométrica del SF6 |
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| Figura 9: Configuración electrónica |
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| Figura 10: Configuración electrónica |
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| Figura 11: Configuración electrónica |
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| Figura 12: Geometría de los compuestos en función del tipo de hibridación |
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