La hibridación consiste en una mezcla
de orbitales puros en un estado excitado para formar orbitales hibridos
equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio.
Hibridación sp3 o tetraédrica
Para los compuestos en los cuales el
carbono presenta enlaces simples, hidrocarburos saturados o alcanos, se ha
podido comprobar que los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de
forma que el núcleo del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro
regular y los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los
vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los
tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales
híbridos sp3.
Hibridación sp2
En la hibridación trigonal se
hibridan los orbitales 2s, 2px y 2 py, resultando
tres orbitales idénticos sp2 y un electrón en un orbital puro
2pz .
El carbono hibridado sp2 da
lugar a la serie de los alquenos.
La molécula de eteno o etileno
presenta un doble enlace:
1.
un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp2
2. un enlace de tipo π
por solapamiento del orbital 2 pz
El enlace π es más débil que el
enlace σ lo cual explica la mayor reactividad de los alquenos, debido al grado
de insaturación que presentan los dobles enlaces.
El doble enlace impide la libre
rotación de la molécula.
Modelo de enlaces de orbitales moleculares del etileno formado a partir de dos
átomos de carbono hibridizados sp2 y cuatro átomos de hidrógeno.
Hibridación sp
Los átomos que se hibridan ponen en
juego un orbital s y uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales
formando un ángulo de 180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún
tipo de perturbación en su configuración.
Un átomo de carbono hibridizado sp
El ejemplo más sencillo de
hibridación sp lo presenta el etino. La molécula de acetileno
presenta un triple enlace:
a.
un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp
b. dos enlaces de tipo π por solapamiento de los orbitales 2 p.
b. dos enlaces de tipo π por solapamiento de los orbitales 2 p.
Formación de orbitales de enlaces
moleculares del etino a partir de dos átomos de carbono hibridizados sp y dos
átomos de hidrógeno.
Angulo de enlace
Es el formado por las líneas
internucleares H - C - H o H - C - C. El ángulo de enlace determina
la geometría que tiene la molécula, y ésta a su vez determina el grado de
estabilidad y las propiedades químicas y físicas de una sustancia.
Hibridación sp3
Si los átomos que enlazan con el
carbono central son iguales, los ángulos que se forman son aproximadamente de
109º 28' , valor que corresponde a los ángulos de un tetraedro
regular.
Cuando los átomos son diferentes, por
ejemplo CHCl3, los cuatro enlaces no son equivalentes. Se formarán
orbitales híbridos no equivalentes que darán lugar a un tetraedro irregular.
Esta irregularidad proviene de los diferentes ángulos de enlace del carbono
central, ya que la proximidad de un átomo voluminoso produce una repulsión que
modifica el ángulo de enlace de los átomos más pequeños. Así, el ángulo de
enlace del Br - C - Br es mayor que el tetraédrico por la repulsión que
originan los dos átomos voluminosos de bromo.
Hibridación sp2
La molécula tiene geometría trigonal
plana en la que los ángulos de enlace H - C - C son de 120º.
Hibridación sp
La molécula tiene geometría lineal y
el ángulo H - C - C es de 180º.
Tipos de hibridación del carbono
|
Tipo de hibridación
|
Orbitales
|
Geometría
|
Ángulos
|
Enlace
|
|
sp3
|
4 sp3
|
Tetraédrica
|
109º
28’
|
Sencillo
|
|
sp2
|
3 sp2
1 p |
Trigonal
plana
|
120º
|
Doble
|
|
sp
|
2 sp2 p
|
Lineal
|
180º
|
Triple
|
Longitud de enlace
Es la distancia entre los núcleos de
los átomos que forman el enlace.
Radio covalente
Es la mitad de la longitud de un
enlace covalente entre dos átomos iguales.
Radios covalentes atómicos en
unidades ángstrom (Å)
|
Enlaces
|
H
|
C
|
N
|
O
|
F
|
Cl
|
Br
|
I
|
|
Simple
|
0.30
|
0.77
|
0.70
|
0.66
|
0.64
|
0.99
|
1.04
|
1.33
|
|
Doble
|
–
|
0.67
|
0.61
|
0.55
|
–
|
–
|
–
|
–
|
|
Triple
|
–
|
0.60
|
0.55
|
–
|
–
|
–
|
–
|
–
|
|
Enlaces
|
Distancia C
|
Energía Kj/mol
|
|
C – C
|
1'54
|
347
|
|
C = C
|
1'34
|
598
|
|
C ≡ C
|
1'20
|
811
|
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