Hibridación

HIBRIDACION

En química, se habla de hibridación cuando en un átomo se mezclan varios orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos. Los orbitales híbridos explican la forma en que se disponen los electrones en la formación de los enlaces, dentro de la teoría del enlace de valencia, y justifican la geometría las moléculas.

Los electrones de un átomo tienen la tendencia de ubicarse en orbitales específicos alrededor del núcleo, lo cual se enuncia en la ecuación de Schrödinger. Los detalles sobre número y orientación de electrones en cada orbital depende de las propiedades energéticas descritas por los números cuánticos. El primer orbital, el más cercano al núcleo es el llamado 1s y solo puede ser ocupado por dos electrones. Un átomo con un solo electrón (hidrógeno) y uno con dos electrones (helio) ubican su(s) electrón(es) en este orbital.

Un átomo con 3 (litio) y cuatro (berilio) electrones tendrá que ubicar el tercer y cuarto electrón en el siguiente orbital, llamado 2s, el cual también solo acepta dos electrones.

HIBRIDACION DEL CARBONO

Existen innumerables moléculas en que determinados elementos químicos establecen un cierto numero de enlaces covalentes comunes, más allá que estos enlaces no estuviesen previstos por la configuración electrónica de los átomos de esos elementos.

En el intento de explicar lo que sucede, se creó la teoría de la hibridación.

La palabra hibridación muchas veces se refiere al cruce de dos especies diferentes entre si, dando origen a una nueva especie, de características intermedias a aquellas de las especies de origen.

Es más o menos esa la idea que debemos tener en relación a la hibridación de orbitales.

Como el elemento carbono sufre varios tipos diferentes de hibridación y es un elemento químico muy importante, usaremos el carbono para ejemplificar la teoría de la hibridación.

Hibridación sp³ del carbono

Si observamos la configuración electrónica del átomo de carbono en estado fundamental, podemos concluir que el realiza apenas 2 enlaces covalentes comunes, porque posee apenas dos electrones desemparejados.

Experimentalmente esto no se verifica

El carbono, en las diversas moléculas que forma, realiza siempre 4 enlaces covalentes comunes. Es necesario admitir por tanto, que el carbono posee cuatro electrones desemparejados. La explicación acepta actualmente para este hecho la damos a continuación.

Un electrón orbital 2s del carbono es activado y promovido para el orbital 2pz, que estaba vacío, una vez que la diferencia de energía entre esos orbitales no es muy acentuada.

El carbono puede realizar 4 enlaces del tipo sigma. En este caso, todos son iguales y de igual energía y por tanto, los electrones deben estar ocupando orbitales iguales.

Esto no se verifica en el estado activado

Así, sucede una hibridación (mezcla, cruza) entre el orbital s y los 3 orbitales p de la capa de valencia del carbono, originando 4 orbitales nuevos e iguales denominados sp3

Como las cargas eléctricas del mismo signo se repelen, es lógico pensar que estos 4 electrones van a buscar orientar sus orbitales en una configuración espacial que les permita quedarse lo más distante posible unos de los otros.

La matemática prevé que la distancia máxima entre 4 ejes, se da en un ángulo de 109º28’.

Podemos visualizar, imaginando esos 4 ejes partiendo del centro de una pirámide tetraédrica y siguiendo en dirección a sus vértices.

De esto se concluye que la orientación de los 4 orbitales sp3 en el espacio sea exactamente esa, siempre considerando que el núcleo de carbono ocupe el centro de la pirámide tetraédrica imaginaria.

Resumiendo: el carbono

...