Hibridación: definición, tipos, reglas, ejemplos

El concepto de hibridación se define como el proceso de combinar dos orbitales atómicos para crear un nuevo tipo de orbitales hibridados. Esta mezcla generalmente da como resultado la formación de orbitales híbridos con energías, formas, etc. completamente diferentes. La hibridación se lleva a cabo principalmente por orbitales atómicos del mismo nivel de energía. Sin embargo, tanto los orbitales completamente llenos como los semillenos pueden participar en este proceso si sus energías son iguales. El concepto de hibridación es una extensión de la teoría del enlace de valencia que nos ayuda a comprender la formación de enlaces, las energías de los enlaces y las longitudes de los enlaces.

Cuando dos orbitales atómicos se combinan para formar un orbital híbrido en una molécula, la energía de los orbitales de los átomos individuales se redistribuye para dar orbitales de energía equivalente. Esto se conoce como hibridación. Los orbitales atómicos de energías comparables se mezclan durante el proceso de hibridación, que implica principalmente la fusión de dos orbitales o dos orbitales ‘p’ o la mezcla de un orbital ‘s’ con un orbital ‘p’, así como con un orbital ‘s’. orbital con un orbital ‘d’.

Los orbitales híbridos son los nuevos orbitales formados como resultado de este proceso. Más importante aún, los orbitales híbridos se pueden usar para explicar las propiedades de enlace atómico y la geometría molecular. El carbono, por ejemplo, forma cuatro enlaces sencillos en los que el orbital s de la capa de valencia se combina con tres orbitales p de la capa de valencia. Esta combinación genera cuatro mezclas sp ^{3 equivalentes.} Estos estarán dispuestos en un patrón tetraédrico alrededor del carbono, que está unido a cuatro átomos diferentes.

Características de la hibridación

1. La hibridación ocurre entre orbitales atómicos con energías iguales.
2. El número de orbitales híbridos formados es igual al número de orbitales atómicos que se mezclan.
3. No se requiere que todos los orbitales medio llenos participen en la hibridación. Incluso los orbitales que están completamente llenos pero que tienen una energía ligeramente variable pueden participar.
4. La hibridación ocurre solo durante la formación de enlaces, no en un solo átomo gaseoso.
5. Si se conoce la hibridación de la molécula, se puede predecir la forma de la molécula.
6. El lóbulo más grande del orbital híbrido siempre es positivo, mientras que el lóbulo más pequeño del lado opuesto siempre es negativo.

Tipos de hibridación

La hibridación se puede clasificar como sp ³ , sp ² , sp, sp ³ d, sp ³ d ² o sp ³ d ³ según los tipos de orbitales involucrados en la mezcla.

hibridación sp

Ocurre cuando un orbital s y un orbital p en la capa principal de un átomo se combinan para formar dos nuevos orbitales equivalentes. Los orbitales recién formados se conocen como orbitales híbridos sp. Produce moléculas lineales con un ángulo de 180°. Implica combinar el orbital propio y un orbital ‘p’ de igual energía para producir un nuevo orbital híbrido conocido como orbital híbrido sp. 

• También se conoce como hibridación diagonal. 
• Cada orbital hibridado sp contiene la misma cantidad de caracteres s y p. 
• Todos los compuestos de berilio, como BeF ₂ , BeH ₂ y BeCl ₂ , son ejemplos.

hibridación sp ²

Ocurre cuando un orbital s y dos p de la misma capa del átomo se combinan para formar tres orbitales equivalentes. Los orbitales recién formados se conocen como orbitales híbridos sp ^{2 .} También se conoce como hibridación trigonal. Implica combinar el orbital de uno con dos orbitales ‘p’ de igual energía para crear un nuevo orbital híbrido conocido como sp ² . Una mezcla de simetría trigonal de orbitales s y p se mantiene a 120 grados. Los tres orbitales híbridos permanecen en el mismo plano y forman un ángulo de 120° entre sí. 

• Cada orbital híbrido formado tiene un 33,33 % y un 66,66 % de carácter ‘p’. 
• Las moléculas de forma plana triangular tienen un átomo central que está unido a otros tres átomos y tiene hibridación sp ^{2 .} Los compuestos de boro son ejemplos.

hibridación sp ³

Cuando un orbital ‘s’ y tres orbitales ‘p’ de la misma capa de un átomo se combinan para formar cuatro nuevos orbitales equivalentes, la hibridación se conoce como hibridación tetraédrica o sp ³ . Los orbitales recién formados se conocen como orbitales híbridos sp ^{3 .} Estos apuntan a las cuatro esquinas de un tetraedro regular y forman un ángulo de 109 ° 28 ‘entre sí. 

• Los orbitales híbridos sp3 forman un ángulo de 109,28 grados. 
• Cada orbital híbrido tiene un 25% de carácter s y un 75% de carácter p. 
• El etano y el metano son dos ejemplos.

hibridación sp ³ d

La mezcla de orbitales 1s, orbitales 3p y orbitales 1d da como resultado 5 orbitales híbridos sp3d de igual energía. Su geometría es bipiramidal trigonal. La combinación de los orbitales s, p y d da como resultado una simetría bipiramidal trigonal. Los orbitales ecuatoriales son tres orbitales híbridos que están orientados en un ángulo de 120° entre sí y se encuentran en el plano horizontal. 

• Los dos orbitales restantes, conocidos como orbitales axiales, están en el plano vertical en el plano de 90 grados de los orbitales ecuatoriales. 
• Hibridación en pentacloruro de fósforo, por ejemplo (PCl ₅ ).

sp ³ d ² Hibridación

Tiene orbitales 1s, 3p y 2d, que se combinan para formar 6 orbitales híbridos sp ³ d ^{2 idénticos.} Estos seis orbitales apuntan a las esquinas de un octaedro. Están inclinados en un ángulo de 90 grados entre sí.

Formas de hibridación

• Lineal : La hibridación sp es causada por la interacción de grupos de dos electrones; el ángulo orbital es de 180°.
• Planar trigonal: están involucrados tres grupos de electrones, lo que da como resultado una hibridación sp ^{2 ;} los orbitales están separados 120°.
• Tetraédrico: están involucrados cuatro grupos de electrones, lo que da como resultado una hibridación sp ^{3 ;} el ángulo orbital es de 109,5°.
• Trigonal bipiramidal: cinco grupos de electrones están involucrados, lo que da como resultado una hibridación sp ³ d; los ángulos orbitales son 90° y 120°.
• Octaédrico: participan seis grupos de electrones, lo que da como resultado una hibridación sp ³ d ^{2 ;} los orbitales están separados 90°.

Regla de Bent

Un átomo central unido a múltiples grupos en una molécula se hibridará de modo que los orbitales con más carácter s se dirijan hacia grupos electropositivos y los orbitales con más carácter p se dirijan hacia grupos electronegativos.

Reglas para observar el tipo de hibridación

Para entender el tipo de hibridación en un compuesto o un ion, se deben seguir las siguientes reglas.

1. Calcular el número total de electrones de valencia.
2. Calcular el número de dúplex u octeto O
3. Número de pares solitarios de electrones
4. Número de orbitales usados ​​= Número de dúplex u octeto + Número de pares de electrones solitarios
5. Si no hay un par de electrones solitario, entonces la geometría de los orbitales y la molécula es diferente.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Entre sp, sp2 y sp3, ¿cuál orbital híbrido es más electronegativo?

Responder:

El porcentaje de carácter s en carbono hibridado sp, sp2 ^y sp3 ^es del 50%, 33,33% y 25%, respectivamente. Debido a la forma esférica del orbital s, el núcleo lo atrae uniformemente desde todas las direcciones. Como resultado, un orbital híbrido de carácter s estará más cerca del núcleo y, por lo tanto, será más electronegativo. Como resultado, el carbono con hibridación sp es el más electronegativo.

Pregunta 2: ¿Qué son los orbitales híbridos?

Responder:

Los orbitales híbridos se forman combinando orbitales atómicos estándar y dando como resultado la formación de nuevos orbitales atómicos.

Pregunta 3: ¿Cuáles son las cinco formas de hibridación?

Responder:

Lineal, plana trigonal, tetraédrica, bipiramidal trigonal y octaédrica son las cinco formas básicas de hibridación.

Pregunta 4: ¿Por qué la molécula de amida se ve con hibridación sp ^{3 pero es sp 2} ?

Responder:

Si el átomo está encerrado por dos o más orbitales p o tiene un par solitario capaz de saltar al orbital ap, el proceso general de hibridación cambiará. Como resultado, en el caso de una molécula de amida, el par solitario entra en el orbital ap, lo que da como resultado tres orbitales p paralelos adyacentes.

Pregunta 5: ¿Qué es la regla de Bent?

Responder:

Un átomo central conectado a numerosos grupos en una molécula hibridará, provocando que los orbitales con más carácter s se dirijan hacia grupos electropositivos y los orbitales con más carácter p se dirijan hacia grupos electronegativos.