La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros
en un estado excitado para formar orbitales híbridos 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:
- un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp
- 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 híbridos sp
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.
Saturación del Carbono
Se denomina saturación de una molécula orgánica al hecho
de colocar en los electrones libres del Carbono, Hidrógenos para estabilizar la
estructura. El Carbono es de carácter tetravalente, lo que quiere decir que
solo tiene cuatro electrones (e-) libres para compartir con un Hidrógeno. Los
enlaces con este segundo solo pueden ser sencillos, ya que este solo tiene un
electrón (e-) libre.