Conceito de hibridação de carbono, tipos e suas características

O Hibridação de carbono Isso implica a combinação de dois orbitais atômicos puros para formar um novo orbital molecular "híbrido" com características próprias. A noção de orbital atômico dá uma explicação melhor do que o conceito anterior de órbita, para estabelecer uma aproximação de onde há mais probabilidade de encontrar um elétron dentro de um átomo.

Em outras palavras, um orbital atômico é a representação da mecânica quântica para dar uma idéia da posição de um elétron ou par de elétrons em uma determinada área dentro do átomo, onde cada orbital é definido de acordo com os valores de seu Números Quantum.

Os números quânticos descrevem o status de um sistema (como o elétron dentro do átomo) em um determinado momento, através da energia pertencente ao elétron (n), o momento angular descrevendo em seu movimento (L), o momento magnético relacionado (M) e o elétron gira enquanto se move para dentro do (s) átomo (s).

Esses parâmetros são únicos para cada elétron em um orbital, portanto, dois elétrons não podem ter exatamente os mesmos valores dos quatro números quânticos e cada orbital pode ser ocupado por dois elétrons na maioria dos elétrons.

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O que é hibridação de carbono?

Para descrever a hibridação de carbono, deve -se levar em consideração que as características de cada orbital (sua forma, energia, tamanho, etc.) dependem da configuração eletrônica que cada átomo tem.

Ou seja, as características de cada orbital dependem da disposição dos elétrons em cada "camada" ou nível: do mais próximo do núcleo para o mais externo, também conhecido como camada de Valencia.

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Os elétrons de nível mais externo são os únicos disponíveis para formar um link. Portanto, quando uma ligação química é formada entre dois átomos, a sobreposição ou a sobreposição de dois orbitais (um de cada átomo) é gerada e isso está intimamente relacionado à geometria das moléculas.

Como afirmado acima, cada orbital pode ser preenchido com um máximo de dois elétrons, mas o princípio da AUFBAU deve provar abaixo:

Dessa forma, o primeiro nível 1 é preenchidos, Então 2s, seguido por 2p E assim por diante, dependendo de quantos elétrons o átomo ou íons tem.

Assim, a hibridação é um fenômeno correspondente às moléculas, uma vez que cada átomo pode contribuir apenas com orbitais atômicos puros (s, p, d, F) e, devido à combinação de dois ou mais orbitais atômicos, a mesma quantidade de orbitais híbridos que permitem que os links entre os elementos sejam formados.

Tipos de hibridação

Os orbitais atômicos têm formas diferentes e orientações espaciais, aumentando em complexidade, como mostrado abaixo:

Observa -se que existe apenas um tipo de orbital s (forma esférica), três tipos de orbital p (forma lobular, onde cada lobo é orientado em um eixo espacial), cinco tipos de orbital d e sete tipos de orbital F, onde cada tipo de orbital tem exatamente a mesma energia que os de sua classe.

O átomo de carbono em seu estado fundamental tem seis elétrons, cuja configuração é 1s²2s²2p^2. Isto é, eles devem ocupar o nível 1s (dois elétrons), o 2s (dois elétrons) e parcialmente os 2p (os dois elétrons restantes) de acordo com o princípio da Aufbau.

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Isso significa que o átomo de carbono tem apenas dois elétrons ausentes no orbital 2p, Mas não é possível explicar a formação ou geometria da molécula de metano (CH₄) ou outro mais complexo.

Portanto, para formar esses links, é necessária a hibridação dos orbitais s e p (No caso de carbono), para gerar novos orbitais híbridos que até explicam ligações duplas e triplas, onde os elétrons adquirem a configuração mais estável para a formação de moléculas.

Sp³

A hibridação sp³ Consiste na formação de quatro orbitais "híbridos" dos orbitais 2s, 2p_x, 2 p_e e 2p_z Puro.

Assim, existe a rearrose de elétrons no nível 2, onde existem quatro elétrons disponíveis para a formação de quatro ligações e são ordenados em paralelo para ter menos energia (maior estabilidade).

Um exemplo é a molécula de etileno (c₂H₄), cujos links formam ângulos de 120 ° entre os átomos e fornecem uma geometria trigonal plana.

Nesse caso, links simples de C-H e C-C são gerados (devido aos orbitais sp²) e uma ligação dupla C-C (devido ao orbital p), Para formar a molécula mais estável.

Sp²

Através da hibridação do SP² Três orbitais “híbridos” são gerados a partir de orbital 2s puro. Além disso, um orbital p puro que participa da formação de uma ligação dupla (chamada pi: "π") é obtida.

Um exemplo é a molécula de etileno (c₂H₄), cujos links formam ângulos de 120 ° entre os átomos e fornecem uma geometria trigonal plana. Nesse caso, links simples de C-H e C-C são gerados (devido aos orbitais SP²) e uma ligação dupla C-C (devido ao orbital p), para formar a molécula mais estável.

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Sp

Através da hibridação do SP, dois orbitais “híbridos” são estabelecidos a partir de puro 2s orbital orbital. Dessa maneira, eles formam dois orbitais puros que participam da formação de um link triplo.

Para esse tipo de hibridação, a molécula de acetileno (c₂H₂), cujos links formam ângulos de 180 ° entre os átomos e fornecem uma geometria linear.

Para esta estrutura, existem links simples de C-H e C-C (devido aos orbitais SP) e a um link triplo C-C (ou seja, duas ligações PI devido aos orbitais P), para obter a configuração com menos repulsão eletrônica.

Referências

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