La Teoría del Enlace de Valencia 3. Hibridación.

¿En qué consiste el concepto de Hibridación de orbitales atómicos?

Desde el punto de vista físico consiste en que los electrones de un átomo cambian su disposición espacial cuando están rodeados de otros átomos a los que enlazarse.

Ese cambio espacial se manifiesta en que las zonas de máxima probabilidad de encontrar un electrón (los orbitales) cambian su forma, su distribución espacial y su energía.

Desde el punto de vista matemático consiste en combinar las funciones de onda de los orbitales del átomo obteniendo a partir de esa combinación unas nuevas funciones de onda que representarán a los nuevos orbitales u orbitales híbridos. Son entonces una especie de “mezcla” de los orbitales atómicos “normales”.

Los orbitales híbridos cumplen la condición de estar lo más separados posible en el espacio. De esta condición se deriva la geometría de los enlaces y moléculas.

Además, los orbitales híbridos, a diferencia de los orbitales atómicos s y p ( o d), presentan dos características que los distinguen:

  • Son direccionales, es decir, la máxima probabilidad de encontrar a un electrón se concentra en una dirección determinada en el espacio, dirección que coincidirá con la del enlace que formen, por lo que siempre forman enlace sigma.
    Orbitales_2s_2p
    Forma_orbital_hibrido
  • Son degenerados, es decir, poseen la misma energía a pesar de que los orbitales s y p de los que se derivan tienen distinta energía. La aplicación de la Regla de Hund al llenado de estos orbitales hace que cambie la distribución de los electrones respecto al estado fundamental del átomo considerado.

Si se consideran unicamente los orbitales atómicos s y p, las posibles hibridaciones entre ellos son tres:

  • Hibridación sp3: Se produce cuando la suma de átomos y pares de electrones libres alrededor del átomo analizado es de cuatro (p.ej. CH4, NH3 o H2O). Se combinan entre si el orbital s y los tres orbitales p (de mismo número cuántico principal, n). Como resultado se obtienen cuatro orbitales híbridos sp3 que se dirigen hacia los vértices de un tetraedro.
    Hibridacion_sp3
  • Hibridación sp2: Se produce cuando la suma de átomos y pares de electrones libres alrededor del átomo analizado es de tres (p.ej. el BH3 o el SnCl2). Se combinan entre si el orbital s y dos orbitales p (del mismo número cuántico principal, n). Como resultado se obtienen tres orbitales híbridos sp2 que se dirigen hacia los vértices de un triángulo equilátero y además queda un orbital p perpendicular al plano formado por los tres orbitales híbridos.
    Hibridacion_sp2
    Geometria_sp2
  • Hibridación sp: Se produce cuando la suma de átomos y pares de electrones libres alrededor del átomo analizado es de dos (p.ej. el BeH2). Se combinan entre si el orbital s y un orbital p (del mismo númoero cuántico principal, n). Como resultado se obtienen dos orbitales híbridos sp que se dirigen en sentido opuesto. Quedan, además, dos orbitales p perpendiculares a la línea formada por los dos orbitales híbridos.
    Hibridacion_sp
    Geometria_sp

En esta página pueden verse animaciones que muestran la formación de los orbitales híbridos a partir de los orbitales atómicos s, p y d.

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