O que é hibridização?
A hibridização acontece quando os orbitais atômicos se misturam para formar um novo orbital atômico. O novo orbital pode conter o mesmo número total de elétrons que os antigos. As propriedades e energia do novo orbital hibridizado são uma ‘média’ dos orbitais originais não hibridizados.
O conceito de hibridização foi introduzido porque foi a melhor explicação para o fato de que todas as ligações C – H em moléculas como o metano são idênticas.
Exemplo de Hibridização
Em seu estado fundamental, os átomos de carbono naturalmente têm configuração eletrônica 1s2 2s2 2p2.
Os quatro elétrons mais externos, isto é, aqueles nos subníveis 2s e 2p estão disponíveis para formar ligações químicas com outros átomos.
O orbital 2s é capaz de suportar até dois elétrons, e há três orbitais 2p, cada um capaz de suportar até dois elétrons, o que significa que os orbitais 2p podem conter até seis elétrons.
Quando um orbital p encontra outro orbital, suas fases podem interferir construtivamente ou destrutivamente. Isso é mostrado no esquema abaixo: um orbital s e um orbital p se juntam e hibridizam. Como as fases dos signos interferem construtivamente. Há interferência destrutiva se os sinais das fases forem diferentes. O resultado final é um orbital híbrido sp.
Além disso, o orbital 2s e os três orbitais 2p podem se hibridizar para formar um novo orbital híbrido, chamado sp3, que é capaz de suportar até oito elétrons. Os orbitais híbridos sp3 têm uma forma tetraédrica – cada orbital faz um ângulo de 109,5 ° com os outros. Este ângulo maximiza a distância entre os membros orbitais, o que é natural, dado que os elétrons de cada um dos membros se repelem.
A forma de moléculas como metano, CH4, com ângulos de ligação de 109,5 °, é consistente com a hibridação sp3 de átomos de carbono.
Hibridização dos orbitais atômicos e a forma das moléculas
Se os quatro átomos de hidrogênio em uma molécula de metano (CH4) fossem ligados aos três orbitais 2p e ao orbital 2s do átomo de carbono, os ângulos de ligação do HCH seriam 90° para 3 dos átomos de hidrogênio e o quarto átomo de hidrogênio estaria a 135° dos outros. Evidências experimentais têm mostrado que os ângulos de ligação no metano não estão dispostos dessa forma, mas estão dando a forma geral de um tetraedro.
A estrutura tetraédrica faz muito mais sentido, pois os átomos de hidrogênio se repeliriam naturalmente devido às suas nuvens negativas de elétrons e formariam essa forma. Se você acha que a repulsão eletrônica de elétrons não é significativa, tente atravessar uma parede! Há muito espaço para seus núcleos passarem pelos núcleos do material da parede, mas ai, isso simplesmente não funciona dessa maneira.
Evidências experimentais também mostraram que os ângulos de ligação H-N-H na amônia (NH3) são 107° e os ângulos de ligação H-O-H na água são 105°. É claro a partir desses ângulos de ligação que os pares de elétrons não ligados ocupam uma quantidade razoável de espaço e estão aproximando os átomos de hidrogênio em comparação com os ângulos encontrados no metano.