que se entiende por hibridacion

Descubre qué se entiende por hibridación en química y sus tipos

En el campo de la química, se hace referencia a la hibridación como el proceso mediante el cual los electrones se reorganizan en los orbitales de un átomo, dando lugar a una configuración electrónica diferente conocida como orbital híbrido. Este fenómeno tiene como objetivo explicar la disposición real de los electrones en la formación de enlaces atómicos y su influencia en las propiedades observadas.

Hibridación sp

El átomo de carbono presenta una estructura de seis electrones, distribuidos de la siguiente manera 1s² en el orbital 1s, 2s² en el orbital 2s y 2p² en el orbital 2p. Debido a su disposición en el espacio tridimensional, el orbital 2p es capaz de contener hasta 6 electrones, siendo 2 en el eje de las x, 2 en el eje de las y y 2 en el eje de las z. Los dos electrones restantes del carbono se ubicarían uno en el 2px, el otro en el 2py y el 2pz permanece vacío (2px¹ 2py¹). A continuación se presenta un esquema de esta configuración:

  • 1s² (2 electrones)
  • 2s² (2 electrones)
  • 2px¹ (1 electrón)
  • 2py¹ (1 electrón)
  • 2pz⁰ (0 electrones)

Para alcanzar un estado energético estable, el átomo de carbono, al igual que otros átomos de valencia, que tienen orbitales parcialmente ocupados (como 2px y 2py que requieren 2 electrones), tiende a formar enlaces con otros átomos que posean electrones disponibles. Sin embargo, simplemente colocar un electrón en cada orbital no es suficiente. En la naturaleza, estos átomos redistribuyen sus electrones para formar orbitales híbridos. En el caso del carbono, uno de los electrones del orbital 2s es excitado y se coloca en el orbital 2pz. De esta forma, todos los orbitales tienen un electrón cada uno.

Esta excitación del electrón en el orbital 2s y su colocación en el 2pz es estimulada por el primer enlace que se forma entre el átomo de carbono y otro átomo con valencia similar, como por ejemplo el hidrógeno en el caso del metano. Este proceso también aumenta la necesidad de ocupación de los orbitales restantes. Estos nuevos orbitales híbridos ya no se denominan 2s y 2p, sino que reciben el nombre de sp3: una mezcla de ambos tipos de orbitales.

Hibridación sp

En el mundo de la química, se ha demostrado que los mismos átomos que experimentan hibridaciones sp2 también pueden unirse entre sí mediante enlaces dobles. Este proceso, además, resulta en la formación de moléculas con una estructura de 120º y una apariencia plana. Es importante destacar que a estos enlaces simples se les conoce como enlaces sigma (σ), mientras que a los enlaces dobles se les denomina enlaces pi (π).

Sin embargo, en situaciones más particulares, como en el caso del alqueno etileno, las reglas de disposición de los electrones forzan una hibridación diferente conocida como sp2. En ella, un electrón del orbital 2s se fusiona con solo dos de los orbitales 2p. Esta nueva forma de hibridación es esencial para la estabilidad y el correcto funcionamiento de estas moléculas.

Hibridación sp

El enlace híbrido es una estructura presente en compuestos con triples enlaces como los alquinos, como por ejemplo el acetileno, con un ángulo de 180º.

Hibridación del carbono

Cuando los orbitales s y p se hibridan, se dividen en sus características. Por ejemplo, los orbitales sp3 constan de un 75% de orbitales p y un 25% de orbitales s. Su energía y forma son una mezcla de ambos.

Como puedes ver aquí, todos los orbitales s tienen una forma general similar a los orbitales p, pero el tamaño de los lóbulos se reduce a medida que la relación entre los orbitales s y p disminuye. Para cada tipo de hibridación, vamos a examinar su forma general. Los pares solitarios pueden ocupar el lugar de un átomo de enlace y seguirán perteneciendo a la misma hibridación.

La teoría de la hibridación ofrece una visión más clara de cómo ciertas moléculas se unen. Analicemos el alcano más sencillo, el CH4 y veamos por qué la hibridación explica mejor el enlace que la teoría del enlace de valencia.

Cuál es el concepto de los orbitales combinados

¡Interesantemente, los orbitales híbridos fueron conceptualizados basándose en las indicaciones proporcionadas por la teoría del modelo RPECV. Descubramos de qué se trata.

La teoría RPECV, que recibe su nombre en inglés de Valence Shell Electron Pair Repulsion, nos permite analizar la geometría de una molécula que consta de más de dos átomos, basándonos en la repulsión electrostática de los pares de electrones en la capa de valencia.

Según esta teoría, los dobletes de electrones (compartidos y no compartidos) se disponen alrededor de un átomo central, en direcciones que minimizan la repulsión entre los electrones, o lo más lejos posible de ellos.

Hibridación sp

En la química, existen dos tipos de orbitales, los cuales son el orbital s y el orbital p. En algunos casos, estos orbitales pueden combinarse para formar híbridos sp, los cuales tienen una disposición lineal.

En la tabla periódica, los elementos de la tercera fila en adelante, pueden formar híbridos sp, como el carbono y el nitrógeno. Por ejemplo, el carbono tiene un orbital s y tres orbitales p, pero al unirse con otros elementos, sus electrones pueden combinarse para formar dos híbridos sp.

Un ejemplo de esto es el metano (CH4), en el cual los cuatro átomos de hidrógeno se unen a los dos híbridos sp del carbono, formando así una molécula con una disposición tetraédrica. Por otro lado, el nitrógeno también puede formar híbridos sp cuando se une con tres átomos de hidrógeno en el amoníaco (NH3), dando como resultado una disposición piramidal.

Hibridación sp

La combinación de un orbital s y de dos orbitales p da como resultado tres orbitales híbridos, conocidos como híbridos sp2. Estos se organizan en una forma trigonal plana.

Fundamentos Esenciales de la Hibridación en Química Orgánica

Hidridación del carbono: un enfoque diferente

La hibridación del carbono se produce cuando se combinan orbitales s y p del carbono, dando lugar a enlaces híbridos. Estos enlaces se crean mediante la mezcla de dos tipos diferentes de orbitales.

Para determinar la hibridación de un compuesto orgánico, es necesario analizar el número de densidad electrónica que rodea al carbono, es decir, los átomos a los que está unido. Si se cuentan 2 densidades, se requieren 2 orbitales sp. Por otro lado, si se cuentan 4, se necesitarán los 4 orbitales sp3.

Este proceso es fundamental para comprender la estructura y propiedades de los compuestos orgánicos.

Tabla de orbitales híbridos

Un diagrama de orbitales híbridos es una representación de los niveles de energía de los orbitales alrededor del átomo central en un complejo molecular. Estos orbitales híbridos resultantes se encuentran entre los niveles de energía de los orbitales s y p, ya que la hibridación genera una mezcla de estos tipos de orbitales.

En el caso del agua, el átomo de carbono en el núcleo está rodeado por dos pares solitarios de átomos de oxígeno y dos átomos de hidrógeno conectados a él. Esto hace que el agua tenga un número estérico de oxígeno de 4. Por lo tanto, se puede deducir que el átomo de oxígeno en el centro está hibridado sp3.

Explorando la función de los orbitales en las moléculas químicas

Sin embargo, para crear 4 enlaces, es imprescindible que haya 4 electrones sin pareja. Para lograrlo, un electrón del orbital s se excita y se traslada al orbital p vacío.

Como se mencionó previamente, el orbital s se encuentra más cercano al núcleo, lo que resulta en una longitud de enlace más corta cuando se une con el núcleo. Sin embargo, en los compuestos orgánicos, esta regla no aplica: la longitud del enlace depende del elemento al que se enlaza, no del tipo de orbital. Por lo tanto, se forman enlaces similares a pesar de que los electrones provienen de orbitales diferentes.

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