Hibridos Sp,sp2,sp3.doc 224930

MECANICA CUANTICA Es el estudio de las expresiones matemáticas, para describir el movimiento de un electrón en función de su energía (Ecuación de onda). Ecuación de onda es la función de onda, que puede tener muchas soluciones y que corresponde a un nivel de energía diferente para el electrón. Es el que nos revela la probabilidad de encontrar el electrón en cualquier lugar en particular. ORBITAL ATOMICO.- un lugar del espacio entorno al núcleo, en el cual existe una alta probabilidad de encontrar un electrón. Tipos de orbitales atómicos: S, P, D y F ORBITALES MOLECULARES Los orbitales moleculares están formados por la combinación de orbitales atómicos. Dependiendo de la combinación de estos si es con signos iguales o diferentes tendremos los OM enlazaste con signos iguales y anti enlazaste con signos diferentes.

CONFIGURACION ELECTRONICA Para distinguir los electrones en los orbitales, se utiliza por lo general 3 principios:

 Principio de Constitución (Aufbau)  Principio de Exclusión de Pauli  Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

CONFIGURACION ELECTRONICA

Hibridación sp3 El átomo de carbono tiene seis electrones: dos se ubican en el orbital 1s (1s²), dos en el 2s (2s²) y los restantes dos en el orbital 2p (2p²). Debido a su orientación en el plano tridimensional el orbital 2p tiene capacidad para ubicar 6 electrones: 2 en el eje de las x, dos en el eje de las y y dos electrones en el eje de las z. Los dos últimos electrones del carbono se ubicarían uno en el 2p x, el otro en el 2py y el orbital 2pz permanece vacío (2px¹ 2py¹). El esquema de lo anterior es (cada flecha un electrón):

Para satisfacer su estado energético inestable, un átomo de valencia como el del carbono, con orbitales parcialmente llenos (2px y 2py necesitarían tener dos electrones) tiende a formar enlaces con otros átomos que tengan electrones disponibles. Para ello, no basta simplemente colocar un electrón en cada orbital necesitado. En la naturaleza, éste tipo de átomos redistribuyen sus electrones formando orbitales híbridos. En el caso del carbono, uno de los electrones del orbital 2s es excitado y se ubica en el orbital 2p z. Así, los cuatro últimos orbitales tienen un electrón cada uno:

El estímulo para excitar al electrón del 2s 2pz es aportado por el primer electrón en formar enlace con un átomo con este tipo de valencia. Por ejemplo, el hidrógeno en el caso del metano. Esto a su vez incrementa la necesidad de llenado de los restantes orbitales. Estos nuevos orbitales híbridos dejan de ser llamados 2s y 2p y son ahora llamados (sp3: un poco de ambos orbitales):

De los cuatro orbitales así formados, uno (25%) es proveniente del orbital s (el 2s) del carbono y tres (75%) provenientes de los orbitales p (2p). Sin embargo todos se sobreponen al aportar la hibridación producto del enlace.

Tridimensionalmente, la distancia entre un hidrógeno y el otro en el metano son equivalentes e iguales a un ángulo de 109°.

Hibridación sp2 Estos mismos átomos que forman hibridaciones sp2 pueden formar compuestos con enlaces dobles. Forman un ángulo de 120º y su molécula es de forma plana. A los enlaces simples se les conoce como enlaces sigma (σ) y a los enlaces dobles como enlaces pi (π).Las reglas de ubicación de los electrones en estos casos, como el alqueno etileno obligan a una hibridación distinta llamada sp2, en la cual un electrón del orbital 2s se mezcla solo con dos de los orbitales 2p:.

Tridimensionalmente, la distancia entre un hidrógeno y otro en el metano son equivalentes e iguales a un ángulo de 120°.

Hibridación sp Este es el tipo de enlace híbrido, con un ángulo de 180º y que se encuentra existente en compuestos con triples enlaces como los alquinos (por ejemplo el acetileno):

se caracteriza por la presencia de 2 orbitales pi(π)

HIBRIDACION DE LOS ORBITALES TEORIA DE LA HIBRIDACION 

En el momento de combinarse los átomos alcanza un estado de excitación como consecuencia de la energía que ganan. En tal estado algunos electrones saltan de un orbital inferior a uno superior. (Teoría de Pauling).



La hibridación es el termino que se utiliza para explicar la mezcla de orbitales atómicos en un átomo (por lo general el átomo central) para generar un conjunto de orbitales híbridos

No todos los orbitales de un mismo átomo pueden hibridarse. Para que la hibridación tenga lugar es necesario que bien se trate de:  Orbitales atómicos que vayan a formar a formar enlaces “”.  Orbitales atómicos con parejas de e– sin compartir. Por el contrario, no se hibridan:  Los orbitales atómicos que van a formar el segundo o tercer enlace ().  Los orbitales atómicos vacíos. El átomo puede encontrarse en dos estados llamados: estado basal y estado de hibridación.  ESTADO BASAL.- Es cuando el átomo se encuentra aislado de toda excitación magnética es decir sin el efecto de algún tipo de atracción y es cuando sus orbitales (de la última capa) se encuentran puros sin ninguna alteración. 

ESTADO DE HIBRIDACIÓN.- Es cuando el átomo recibe una excitación magnética externa debido a la aproximación de otro átomo con el que pudiera lograr un reacomodo de sus orbitales puros, transformándose de esta manera en igual número de orbitales híbridos pero distintos en forma y tamaño, qué se acomodan equidistantemente entre sí en el espacio tridimensional. A estos nuevos orbitales formados a partir de orbitales puros fusionados se les llama orbitales híbridos.



En general, a partir de orbitales puros heterogéneos (s, p, d...) se pueden obtener orbitales híbridos homogéneos (ej: sp3, etc.).

Formación representación y características de los orbitales: sp3, sp2, sp, dsp3, dsp2, sd3, d2sp3.  Mezcla de un grupo de orbitales atómicos (O. A.) que originan un nuevo grupo de orbitales con la misma capacidad electrónica y con propiedades y energías intermedias entre las de los orbitales originales Al revisar la sobre posición de orbitales puros se observa que no es posible explicar algunas propiedades de los compuestos con enlace covalente como son: La geometría de las moléculas y los ángulos de enlace, es por esto que surgió una nueva explicación mediante la hibridación de orbitales. Características para que se lleve a cabo la hibridación es necesario tomar en cuenta los siguientes pasos: 1.- Se hibridan orbitales no electrones. 2.- Se hibridan orbitales de un mismo átomo. 3.- La disposición de los orbitales híbridos en el espacio es de tal forma en que la repulsión sea mínima.

4.- El número de orbitales híbridos (O.H.) es igual a la suma de orbitales atómicos puros que intervienen. 5.- Se híbridan orbitales de energías parecidas. Puede haber diferentes combinaciones de O.A. veremos las más frecuentes. Esa simbología nos indica el número de O.A. puros que se están combinando y el tipo de cada uno de ellos.

sp

significa que se combina un orbital s con un p

sp2 sp3 dsp3 d2sp3

significa que se combina un orbital s con dos p significa que se combina un orbital s con tres p significa que se combina un orbital s tres p y un d significa que se combina un orbital s tres p y dos d

HIBRIDACION PLANAR sp Consideremos la molécula BeCl2 Diagrama del Be (z=4) ESTADO BASAL 2s

2p

2p

2p ESTADO EXCITADO

2s

2p

2p 2p ESTADO DE HIBRIDACION

sp

sp

HIBRIDACION TRIGONAL sp2 Consideremos la molécula BF3 Diagrama del B(z=5)

ESTADO BASAL 2s

2p

2p

2p ESTADO EXITADO

2s

2p

2p

2p ESTADO DE HIBRIDACION

sp2 sp2 sp2

HIBRIDACION TETRAGONAL sp3 Consideremos la molécula CH4 Diagrama del C(z=6) ESTADO BASAL 2s

2p

2p

2p ESTADO EXITADO

2s

2p

2p

2p ESTADO DE HIBRIDACION

sp3 sp3 sp3 sp3

REPRESENTACIÓN DE LA HIBRIDACIÓN

Orbitales atómicos

Orb. s

Orb. s

Orb. s

Orbitales p

Orbitales p

Orb. p

Orb. Híbridos

Orb. sp3

Ejemplos

H2O

Orb. sp2

C2H4

Orb. sp

BeF2

REFERENCIAS

http://fresno.cnice.mecd.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_8_princ.htm#Hibrid acion http://www.cneq.unam.mx/paidoteca/enlaces/orbitales_hibridos.htm

http://www.prodigyweb.net.mx/danielmisa/html/Quimica3.htm