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En este artículo hablaremos de la hibridación de enlaces y de cómo los orbitales se hibridan para formar distintos tipos de enlaces.
- Este artículo trata sobre la hibridación de enlaces .
- En primer lugar, veremos la definición de hibridación .
- A continuación, veremos la hibridación de enlace simple.
- A continuación, explicaremos por qué los enlaces pi son importantes en la hibridación.
- A continuación, hablaremos de la hibridación de doble y triple enlace.
- Por último, veremos los ángulos de enlace en distintos tipos de moléculas hibridadas.
Definición de hibridación
Hay dos teorías que describen cómo se forman los enlaces y qué aspecto tienen. La primera es la teoría del enlace de valencia. Afirma que dos orbitales, cada uno con un electrón, se solapan para formar un enlace. Cuando los orbitales se solapan directamente, se denomina enlace σ y un solapamiento lateral es un enlace π.
Sin embargo, esta teoría no explica perfectamente todos los tipos de enlace, por lo que se creó lateoría de la hibridación .
Lahibridación orbital se produce cuando dos orbitales se "mezclan" y ahora tienen las mismas características y energía, de modo que pueden enlazarse.
Estos orbitales pueden utilizarse para crear enlaces de hibridación pi y enlaces sigma. Los orbitales s, p y d pueden mezclarse para crear estos orbitales de hibridación.
Hibridación de enlace simple
El primer tipo de hibridación es la hibridación de enlace simple o hibridación sp3
La hibridaciónsp3(hibridación de enlace simple) implica la "mezcla" de 1 orbital s y 3 orbitales p en 4orbitales sp3. Esto se hace para que puedan formarse 4 enlaces simples de igual energía.
Entonces, ¿por qué es necesaria esta hibridación? Observemos el CH4 (metano) y veremos por qué la hibridación explica mejor el enlace que la teoría del enlace de valencia.
Este es el aspecto de los electrones de valencia (más externos) del carbono:
En el CH4, el carbono forma 4 enlaces iguales. Sin embargo, según el diagrama, no tiene sentido que sea así. No sólo 2 de los electrones ya están emparejados, sino que estos electrones se encuentran en un nivel de energía distinto al de los otros dos. En cambio, el carbono forma 4 orbitales sp3, de modo que hay 4 electrones listos para el enlace en el mismo nivel de energía.
Ahora que los orbitales se han hibridado, el carbono puede formar cuatro enlaces σ con el hidrógeno. El CH4, al igual que todas las moléculas hibridadas por sp3, forma la geometría tetraédrica .
El orbital sp3 del carbono y el orbital s del hidrógeno se solapan para formar un enlace σ (enlace simple). Esta geometría se llama tetraédrica y se parece a un trípode.
Los orbitales sp3 del carbono forman cuatro enlaces σ iguales (enlaces simples) solapándose con cada orbital s del hidrógeno. Cada par solapado contiene 2 electrones, uno de cada orbital.
Enlaces pi de hibridación
Como ya se ha dicho, existen dos tipos de enlaces: los enlaces σ y los enlaces π. Los enlaces Π se producen por el solapamiento lateral de orbitales. Cuando una molécula forma un enlace doble, uno de los enlaces será un enlace σ y el otro será un enlace π. En el caso de los enlaces triples, dos serán un enlace π y el otro un enlace σ.
Los enlaces Π también vienen por parejas. Como los orbitales p tienen dos "lóbulos", si el superior se solapa, el inferior también lo hará. Sin embargo, siguen considerándose un solo enlace.
Aquí podemos ver cómo los orbitales p se solapan para formar los enlaces π. Estos enlaces están presentes tanto en la hibridación de doble enlace como en la de triple enlace, por lo que es útil entender qué aspecto tienen por sí mismos.
Hibridación de doble enlace
El segundo tipo de hibridación es la hibridación de doble enlace o hibridación sp2.
Lahibridaciónsp2(hibridación de doble enlace) implica la "mezcla" de 1 orbital s y 2 orbitales p en 3 orbitales sp2 . Los orbitales híbridos sp2 forman 3 enlaces σ iguales y los orbitales p no hibridizados forman el enlace π.
El carbono hibrida 1 orbital 2s y 2 orbitales 2p para formar 3 orbitales sp2, dejando un orbital 2p sin hibridar. StudySmarter OriginalEl orbital 2p se deja sin hibridar para formar el enlace π C=C. Los enlaces Π sólo pueden formarse con orbitales de energía "p" o superior, por lo que se deja sin hibridar. Además, los orbitales 2sp2 tienen menor energía que el orbital 2p, ya que el nivel de energía es una media de los niveles de energía s y p.
Veamos cómo son estos enlaces:
Los orbitales sp2 del carbono se solapan con el orbital s del hidrógeno y con el orbital sp2 del otro carbono para formar enlaces simples (σ). Los orbitales p no hibridados del carbono se solapan para formar el otro enlace del doble enlace carbono-carbono (enlace π).
Como antes, los orbitales hibridados del carbono (aquí orbitales sp2 ) se solapan con el orbital s del hidrógeno para formar enlaces simples. Los orbitales p del carbono se solapan para formar el segundo enlace del doble enlace carbono-carbono (enlace π). El enlace π se muestra como una línea de puntos, ya que los electrones del enlace están en los orbitales p, no en los orbitales sp2 como se muestra.
Hibridación del triple enlace
Por último, veamos la hibridación de triple enlace ( hibridación sp).
La hibridación sp (hibridación de triple enlace) es la "mezcla" de un orbital s y uno p para formar 2 orbitales sp. Los dos orbitales p restantes forman el enlace π, que son el segundo y tercer enlace dentro del triple enlace.
El carbono forma 2 orbitales sp a partir de 1 orbital s y 1 orbital p. Cuanto más carácter s tenga un orbital, menor será su energía, por lo que los orbitales sp tienen la energía más baja de todos los orbitales hibridizados sp.
Los dos orbitales p no hibridados servirán para la formación del enlace π.
¡Veamos esta unión en acción!
Los orbitales sp del carbono forman un enlace único (σ) solapándose con los orbitales s del hidrógeno y el orbital sp del otro carbono. Los orbitales p no hibridados forman 1 enlace π cada uno para formar el segundo y el tercer enlace en el triple enlace carbono-carbono. StudySmarter Original.
Como antes, los orbitales hibridizados del carbono se solapan con el orbital s del hidrógeno y con el orbital hibridizado del otro carbono para formar enlaces σ. Los orbitales p no hibridados se solapan para formar enlaces π (mostrados por la línea de puntos).
hibridación sp3, sp y sp2 y ángulos de enlace
Cada tipo de hibridación tiene su propia geometría. Los electrones se repelen entre sí, por lo que cada geometría maximiza la distancia entre orbitales.
En primer lugar están los orbitales hibridados sp3/de enlace simple, que tienen la geometría tetraédrica :
Los orbitales hibridados Sp3/un solo enlace forman la geometría tetraédrica. Los enlaces están separados 109,5 grados. Original de StudySmarter.
En un tetraedro, las longitudes de enlace y los ángulos de enlace son todos iguales. El ángulo de enlace es de 109,5°. Los tres orbitales inferiores están todos en un plano, con el orbital superior sobresaliendo hacia arriba. La forma es similar a la de un trípode de cámara.
A continuación, los orbitales hibridados Sp2/de doble enlace forman la geometría trigonal plana :
Los orbitales hibridizados Sp2/doble enlace tienen la geometría plana trigonal. El ángulo de enlace es de 120 grados. StudySmarter Original.
Cuando etiquetamos la geometría de una molécula, nos basamos en la geometría del átomo central. Cuando no hay átomo central principal, etiquetamos la geometría basándonos en qué átomo central elegimos. Aquí consideramos que cada carbono es un átomo central, ambos carbonos tienen la geometría plana trigonal.
La geometría plana trigonal tiene forma de triángulo, y cada elemento está en el mismo plano. El ángulo de enlace es de 120°. En este ejemplo, tenemos dos triángulos superpuestos, en los que cada carbono está en el centro de su propio triángulo. Las moléculas hibridadas Sp2 tendrán dos formas planas trigonales en su interior, siendo los elementos del doble enlace su propio centro.
Por último, tenemos los orbitales hibridados Sp/triple enlace, que forman lageometría lineal:
Los orbitales hibridados Sp/triple enlace forman la geometría lineal. Los ángulos de enlace son de 180 grados. StudySmarter Original.
Como en el ejemplo anterior, esta geometría es para los dos elementos del triple enlace. Cada carbono tiene una geometría lineal, por lo que tiene ángulos de enlace de 180° entre él y aquello a lo que está enlazado. Las moléculas lineales tienen, como su nombre indica, forma de línea recta.
En resumen:
| Tipo de hibridación | Tipo de geometría | Ángulo de enlace |
| sp3/un solo enlace | Tetraédrica | 109.5° |
| sp2/doble enlace | Trigonal planar (para los dos átomos de un enlace doble) | 120° |
| sp/triple/unión | Lineal (para los dos átomos de un enlace triple) | 180° |
Hibridación de enlaces - Puntos clave
- Lahibridación orbital se produce cuando dos orbitales se "mezclan" y ahora tienen las mismas características y energía, de modo que pueden enlazarse.
- Cuando los orbitales se solapan directamente, se denomina enlace σ y un solapamiento lateral es un enlace π.
- Lahibridación Sp3(hibridación de enlace simple) implica la "mezcla" de 1 orbital s y 3 orbitales p en 4orbitales sp3. Esto se hace para que puedan formarse 4 enlaces simples de igual energía.
- Lahibridación Sp2(hibridaciónde doble enlace) implica la "mezcla" de 1 orbital s y 2 orbitales p en 3 orbitales sp2 . Los orbitales sp2híbridosforman 3 enlaces σ iguales y los orbitales p no hibridizados forman el enlace π.
- La hibridación sp (hibridación de triple enlace) es la "mezcla" de un orbital s y un orbital p para formar 2 orbitales sp. Los dos orbitales p restantes forman el enlace π, que son el segundo y tercer enlace dentro del triple enlace.
- Las moléculas hibridadas sp3 tienen la geometría tetraédrica (ángulo de enlace de 109,5°), mientras que las moléculas hibridadas sp2 tienen la geometría trigonal plana (ángulo de enlace de 120°), y las moléculas hibridadas sp tienen la geometría lineal (ángulo de enlace de 180°).
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