La forma más fácil de reconocer los átomos hibridados sp3 en un compuesto es que los átomos que pertenecen a los grupos 14-16 en la tabla periódica, y que no tienen enlaces dobles o triples a ese átomo, se hibridan sp3, al menos en cierta medida (vea información importante sobre pares solitarios en el penúltimo párrafo).
¿Cómo funciona eso, cuando no se parece mucho a la definición de hibridación sp3 en su libro de texto?
Cada elemento del “bloque p” (grupos 13-18) tiene, como orbitales de valencia, un orbital s y tres orbitales p, cada uno de los cuales puede contener dos electrones. Los átomos del grupo 13, como Al, no tienen suficientes electrones para tener hibridación sp3, ya que no hay ninguna ventaja en incluir un orbital vacante en el esquema de hibridación, y tres electrones de valencia en cuatro orbitales significa que uno debe estar vacante. La única excepción es en aniones, donde se suministra un electrón adicional necesario para poblar los cuatro orbitales: AlH4-, por ejemplo, exhibe hibridación sp3. Los átomos del grupo 17 (halógenos) generalmente forman un solo enlace covalente, y el átomo de halógeno puede hacerlo con solo un orbital, sin necesidad de hibridación. (Nuevamente, hay excepciones: ClO4- tiene Cl con hibridación sp3). Del mismo modo, el grupo 18 son los gases inertes y rara vez forman compuestos orgánicos. Esto deja a los grupos 14-16.
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Un enlace pi, que forma parte de cualquier enlace doble o triple, utiliza un orbital ap. Dado que los tres orbitales p son necesarios para la hibridación sp3, un enlace doble o triple solo es compatible con la hibridación sp o sp2.
Los átomos de los grupos 15 y 16 tienen uno o dos pares solitarios, respectivamente. Para N y O, los pares solitarios son en su mayor parte híbridos sp3, aunque con un poco más de “carácter s” de lo que implicaría la hibridación sp3 pura. (Compensadamente, los enlaces a N y O tienen un poco más de “carácter p” de lo que implicaría la hibridación sp3). Con los elementos más pesados del grupo 15 y 16, esta tendencia para que los pares solitarios tengan más carácter s es más marcada. Por lo tanto, aunque el PH3 está hibridado sp3 “hasta cierto punto” (baso esto en el hecho de que los ángulos de HPH son mayores de 90 °), el único par de PH3 está cerca de ser un orbital puro. En consecuencia, su maestro puede considerar “incorrecto” que los pares solitarios en compuestos de P, As, etc. trivalentes tienen hibridación sp3. Cuando no hay un par solitario del grupo 15, como en PO (OH) 3, el elemento del grupo 15 se hibrida sp3. La misma advertencia se aplica a los pares solitarios S, Se y Te: aunque, por supuesto, ambos pares solitarios no pueden ser orbitales, la hibridación sigue siendo bastante diferente de la sp3 pura.
Lamento que no todo sea “blanco y negro”, pero la química puede ser complicada. Los propios orbitales, por útiles que sean, son solo una aproximación a la física cuántica que realmente gobierna las moléculas.
