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Hibridación del
Carbono
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sp, sp , sp
Hibridación del Carbono
• En química, se conoce como hibridación a la
interacción de orbitales atómicos dentro de
un átomo para formar nuevos orbitales híbridos. Los
orbitales atómicos híbridos son los que se superponen
en la formación de los enlaces, dentro de la teoría del
enlace de valencia, y justifican la geometría molecular.
• El químico Linus Pauling desarrolló por primera vez la teoría de la
hibridación con el fin de explicar la estructura de las moléculas como
el metano (CH4) en 1931. Este concepto fue desarrollado para este tipo de
sistemas químicos sencillos, pero el enfoque fue más tarde aplicado más
ampliamente, y hoy se considera una heurística eficaz para la
racionalización de las estructuras de compuestos orgánicos.
La configuración electrónica desarrollada para el carbono es:
El primer paso en la hibridación, es la promoción de un electrón
del orbital 2s al orbital 2p.
Estado electrónico fundamental de átomo de carbono
2da. capa
2s
2px
2py
2px
2py
2pz
2da. capa
2s
2pz
4 orbitales híbridos sp3 cada uno ocupado por un electrón
2sp3
Forma del orbital sp3
Estos orbítales son idénticos entre
si, pero diferentes de los originales
ya que tienen características de los
orbítales “s” y “p” combinadas.
Estos son los electrones que se
comparten.
En
este
tipo
de
hibridación
se
forman
cuatro
enlaces sencillos.
4 orbitales híbridos sp3
Esta hibridación da lugar a cuatro
orbitales híbridos que se dirigen desde
el centro de un tetraedro a sus vértices
(geometría tetragonal), se combinan un
orbital s y tres orbitales p, siendo el
ángulo entre sus ejes de 109º28’.
Este tipo de hibridación lo
presentan las moléculas de agua,
amoniaco y metano entre otras
METANO
109,3°
AGUA
105°
AMONIACO
107°
En el metano los ángulos son los del tetraedro, sin embargo en el
agua el ángulo es menor, esto es debido a la repulsión de los pares de
electrones que tiene el oxígeno sin compartir con los electrones de
enlace. En el caso del amoniaco ocurre algo similar pero la repulsión es
menor, por lo que los ángulos son mayores.
Hibridación del oxígeno en el H2O
Hibridación del nitrógeno en el NH3
El átomo de carbono forma un enlace doble y dos
sencillos.
Hibridación sp2
2da. capa
2px
2s
2py
2pz
2da. capa
2s
2sp2
2px
2py
2pz
2pz
3 orbitales híbridos sp2 cada uno ocupado por un electrón y
1 orbital p con un electrón
Hibridación sp2 de un átomo de carbono
Estado
fundamental
Promoción
de electrón
Estado hibridizado
sp2orbitales sp2
Formación de orbitales híbridos sp2
Hibridación sp2 o trigonal:
Se produce al combinarse un orbital s
con dos orbitales p del mismo átomo, dando
lugar a tres orbitales híbridos que adquieren
una configuración plana triangular, los
orbitales híbridos están dirigidos desde el
centro a los vértices de un triángulo
equilátero, con ángulos entre sus ejes de
120º.
Este tipo de hibridación la
presentan las moléculas del eteno, benceno
y en general todos los dobles enlaces en el
caso de los compuestos orgánicos.
Ejemplo: ETENO
C
1s2 2s2 2px 2py1 2pz1, promociona un
electrón del orbital 2s al 2px, dando 1s2 2s1
2px1 2py1 2pz1
H 1s1
Se forma un enlace sigma por solapamiento de dos
orbitales sp2 y un enlace pi por solapamiento lateral de
dos orbitales p.
Hibridación sp o diagonal
En este tipo de hibridación sólo se combina un
orbital “p” con el orbital “s”. Con este tipo de
hibridación el carbono puede formar un triple enlace
Se produce cuando entran en
juego, para la formación de un
enlace covalente, un orbital de tipo
s y otro de tipo p, dando lugar a dos
orbitales híbridos que se colocan
linealmente, siendo el ángulo entre
sus ejes de 180º.
Este tipo de hibridación la
presentan el hidruro de berilio,
fluoruro de berilio y moléculas
orgánicas con triple enlace como el
acetileno, entre otros.
Hibridación sp
2da. capa
2px
2s
2py
2pz
2da. capa
2s
2sp
2py
2pz
2px
2py
2pz
2 orbitales híbridos sp cada uno ocupado por un electrón y
2 orbital p con un electrón cada uno
ETINO o ACETILENO
C 1s2 2s2 2px 2py1 2pz1 promociona un electrón del orbital 2s al 2px, dando
1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1
H 1s1
Se hibrida el 2s y el 2px, formándose dos orbitales híbridos sp con un
electrón cada uno de ellos.
Se forman tres enlaces uno de tipo sigma y dos de tipo pi. Como los
electrones de los enlaces pi poseen , por la naturaleza del enlace, mucha
movilidad, los enlaces pi se representan en muchas ocasiones en forma de
nube electrónica por encima y debajo del enlace pi