Orbitali ibridi

La sovrapposizione di orbitali s e p da cui si ottengono legami σ e legame π descrive alcuni aspetti del legame covalente e molecole costituite da due o tre atomi.

Pertanto le molecole costituite da un numero di atomi maggiore richiedono un altro modello per descrivere la formazione del legame. Tenendo infatti presente che gli orbitali p sono orientati con angoli di 90° e che gli orbitali s sono sferici e quindi adirezionali se tutte le molecole fossero costituite dalla sovrapposizione di questi orbitali si avrebbero solo molecole con angoli di 90°.

Considerando inoltre una molecola semplice come il metano che sappiamo avere una geometria tetraedrica e con tutti i legami C-H equivalenti si comprende che il modello che considera la sovrapposizione degli orbitali s e p risulta del tutto inefficace in quanto, avendo il carbonio due soli elettroni spaiati nell’orbitale p formerebbe la molecola CH2  in cui il legame H-C-H sarebbe di 90°. Anche se si considerasse che i due elettroni presenti nell’orbitale 2s del carbonio potessero formare legami si otterrebbe una molecola in cui i legami C-H non sarebbero equivalenti.

Partendo dalla descrizione della molecola di metano si giunse a postulare l’esistenza di orbitali ibridi che possono essere definiti come un insieme di orbitali equivalenti con proprietà uguali e formati dalla combinazione di due o più orbitali aventi diversa energia.

Ibridazione sp3

In figura viene rappresentato la configurazione elettronica del carbonio prima della conversione degli orbitali s e p e successivamente quando si sono formati i quattro orbitali ibridi sp3 i quali hanno la stessa energia.

sp3

Il  termine sp3 si indica che un elettrone dell’orbitale s e tre elettroni dell’orbitale p si sono combinati dando luogo all’ibridazione. Quando si formano i quattro orbitali ibridi sp3 essi si direzionano ai vertici di un tetraedro equilatero. La molecola del metano CH4 si forma per sovrapposizione di ciascun orbitale ibrido un l’orbitale dell’idrogeno e molecole come NH3, H2O presentano lo stesso tipo di ibridazione e geometria tetraedrica.

Ibridazione sp2

La formaldeide HCHO presenta un carbonio legato con legame semplice a ciascuno dei due idrogeni e con doppio legame all’ossigeno quindi forma tre legami σ e un legame π. La struttura è trigonale planare e gli orbitali ibridi sono detti sp2

sp2

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Author: Chimicamo

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