Hibridacion 3h222i

Tema 4 Orbítales Moleculares hibridación Orbital atómico s, p (d y f) o hibridización Los orbitales atómicos se mezclan para formar nuevos orbitales híbridos

Hibridación

orbitales híbridos sp3, sp2 y sp Se altera la forma y orientación de los orbitales atómicos pero el número permanece constante

Hibridación de orbitales. En algunas moléculas se presenta el problema de explicar cómo a partir de orbitales atómicos diferentes se pueden formar enlaces idénticos. Hay que suponer que durante la reacción se produce un proceso de hibridación o recombinación de orbitales atómicos puros, resultando unos nuevos orbitales atómicos híbridos. Dichos orbitales se caracterizan por: 1. Se produce el mismo número de orbitales híbridos que orbitales atómicos de partida. 2. Son todos iguales, energéticamente y formalmente. Sólo se diferencian en su orientación espacial. 3. Para que pueda existir hibridación, la energía de los orbitales atómicos de partida debe ser muy similar. 4. Los ángulos entre ellos son iguales.

Puede haber diferentes combinaciones de orbitales atómicos Esa simbología indica el número de orbitales atómicos puros que se están combinando y el tipo de cada uno de ellos.

sp

significa que se combina un orbital s con un p

sp2

significa que se combina un orbital s con dos p

sp3

significa que se combina un orbital s con tres p

sp3d

significa que se combina un orbital s tres p y un d

sp3d2

significa que se combina un orbital s tres p y dos d

Formas geométricas

Formación de la hibridación sp3 cuatro orbitales

orbitales atómicos 2s

sp3

2p hibridación

s

px py pz

109.5o X geometría tetraédrica

Formación de la hibridación sp2 tres orbitales

orbitales atómicos 2s

2p

s

px py pz

sp2 hibridación

geometría planar 120o

orbital vacío 2p

Formación de la hibridación sp dos orbitales sp

orbitales atómicos 2s

2p

s

px py pz

dos orbitales vacíos 2p

hibridación

180o

geometría lineal

H

C

C

etino o acetileno

H

Hibridaciones sp3, sp2 y sp tipo y número de enlaces 2A Be

3A 4A 5A 6A 7A sp

B C N O sp2 sp3 sp3 sp3 Cl sp3 sp2 sp2 sp2 Br sp3 sp sp I sp3

sp3

4 enlaces sencillos

sp2

un enlace doble y dos sencillos

sp

un enlace triple y un sencillo

Combinación de orbitales atómicos. Orbitales α (sigma) y π (pi): Enlace sencillo formado por un enlace σ en la molécula de etano

enlace sigma formado por dos orbitales sp3 - sp3

enlace sigma formado por dos orbitales sp3 - sp3

Doble enlace formado por un enlace σ y un enlace μ en la molécula de eteno (etileno)

Ejemplos de hibridación sp3 molécula de metano CH4 metano H H

C H

H

Propano sp3 sp3

CH3 - CH2 - CH3

sp3

Molécula de agua (geometría tetraédrica)

H2O

H

O

H

Molécula de amoniaco (geometría tetraédrica) NH3 N H H

H

Molécula de BF3 (geometría trigonal planar) F BF3

F

F

B

orbitales 2p del Fluor

F

B

F

F

tres orbitales sp2 del boro

Molécula de BeCl2 (geometría lineal)

BeCl2 Cl

Be

Cl

Molécula de dióxido de carbono (geometría lineal) enlace sigma enlace sigma orbitales p orbitales p orbital p par de eC

O

orbitales sp2

O

orbital sp

enlace pi

orbitales sp2

enlace pi

Enlaces sigma

Enlaces pi CO2

La molécula CO Contiene 10 electrones de valencia que forman una distribución electrónica de octetos: Un enlace triple y un par de electrones solitarios tanto en C como en O. Esto requiere que ambos átomos sufran una hibridación sp. El enlace triple consiste entonces de un sigma formado por los sp de ambos átomos y dos enlaces pi productos del recubrimiento de los orbitales 2p tanto en C como en O . La molécula es forzosamente lineal.

Hibridaciones del carbono, mostrando los electrones de valencia estado basal

promoción de un electrón 2s

2p

4 orbitales sp3 promoción de un electrón

2s

2p

3 orbitales sp2 y un orbital p promoción de un electrón

2s

s + 3 p → 4 sp3

2p

2 orbitales sp y 2 orbitales p

s + 2 p → 3 sp2 + 1 p

s + p → 2 sp + 2 p

Hibridaciones del nitrógeno, mostrando los electrones de valencia

estado basal promoción de un orbital 2s

2p 4 orbitales sp3

promoción de un orbital 2s

2p

3 orbitales sp2 y un orbital p

promoción de un orbital 2s

2p

2 orbitales sp y 2 orbitales p

Hibridación: sp3d = s + 3 p + d → 5 sp3d + 4 d

Geometría = bipiramidal

Ejemplo: PCl5

Hexafluoruro de azufre (SF6); hibridación sp3d2 : El Azufre tiene de número atómico Z = 16 y su estructura electrónica es:

tiene dos electrones desapareados y puede formar dos enlaces. Así es su configuración cuando actúa con valencia 2. Pero, al tener los orbitales 3d una energía similar a la de los 3s y 3p, con un poco más de energía, desaparea todos sus electrones adquiriendo la configuración:

Los seis enlaces que puede formar son iguales, produciéndose una homogeneización de un orbital s, tres p y dos d, es decir, se forman seis orbitales híbridos sp3d2:

La molécula de hexafluoruro de azufre tiene una estructura espacial octoédrica.