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.
Hibridación sp³
Cuatro orbitales sp³.
El átomo numérico de carbono tiene seis electrones: dos
se ubican en el orbital 1s (1s²), dos en el 2s (2s²) y los restantes dos en el
orbital 2p (2p²). Debido a su orientación en el plano tridimensional el orbital
2p tiene capacidad para ubicar 6 electrones: 2 en el eje de las x, dos en el
eje de las y dos electrones en el eje de las z. Los dos últimos electrones del
carbono se ubicarían uno en el 2px, el otro en el 2py y el orbital 2pz
permanece vacío (2px¹ 2py¹). El esquema de lo anterior es (cada flecha un
electrón):
Para satisfacer su estado energético inestable, un átomo
de valencia como el del carbono, con orbitales parcialmente llenos (2px y 2py
necesitarían tener dos electrones) tiende a formar enlaces con otros átomos que
tengan electrones disponibles. Para ello, no basta simplemente colocar un
electrón en cada orbital necesitado. En la naturaleza, éste tipo de átomos
redistribuyen sus electrones formando orbitales híbridos. En el caso del
carbono, uno de los electrones del orbital 2s es extraído y se ubica en el
orbital 2pz. Así, los cuatro últimos orbitales tienen un electrón cada uno:
El estímulo para excitar al electrón del 2s al 2pz es
aportado por el primer electrón en formar enlace con un átomo con este tipo de
valencia. Por ejemplo, el hidrógeno en el caso del metano. Esto a su vez
incrementa la necesidad de llenado de los restantes orbitales. Estos nuevos
orbitales híbridos dejan de ser llamados 2s y 2p y son ahora llamados sp3 (un
poco de ambos orbitales):
De los cuatro
orbitales así formados, uno (25%) es proveniente del orbital s (el 2s) del
carbono y tres (75%) provenientes de los orbitales p (2p). Sin embargo todos se
sobreponen al aportar la hibridación producto del enlace. Tridimensionalmente,
la distancia entre un hidrógeno y el otro en el metano son equivalentes e
iguales a un ángulo de 109°.
Hibridación sp²
Configuración de los orbitales sp².
Se define como la combinación de un orbital S y 2 P, para
formar 3 orbitales híbridos, que se disponen en un plano formando ángulos de
120º.
Los átomos que
forman hibridaciones sp2 pueden formar compuestos con enlaces dobles. Forman un
ángulo de 120º y su molécula es de forma plana. A los enlaces simples se les
conoce como enlaces sigma (σ) y los enlaces dobles están compuestos por un
enlace sigma y un enlace pi (). Las reglas de ubicación de los electrones en
estos casos, como el alqueno etileno obligan a una hibridación distinta llamada
sp2, en la cual un electrón del orbital 2s se mezcla sólo con dos de los
orbitales 2p: surge a partir o al unirse el orbital s con dos orbitales p; por
consiguiente, se producen tres nuevos orbitales sp2, cada orbital nuevo produce
enlaces covalentes
Tridimensionalmente,
la distancia entre un hidrógeno y otro en algún carbono del etileno son
equivalentes e iguales a un ángulo de 120°.
Configuración de los orbitales sp.
Se define como la combinación de un orbital S y un P, para
formar 2 orbitales híbridos, con orientación lineal. Este es el tipo de enlace
híbrido, con un ángulo de 180º y que se encuentra existente en compuestos con
triples enlaces como los alquinos (por ejemplo el acetileno): se caracteriza
por la presencia de 2 orbitales pi (π).
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