¿Me pueden ayudar a entender la hibridación correctamente?

En Ciencia, creamos modelos para explicar cómo funciona la naturaleza. Uno de los primeros modelos en explicar por qué los elementos se combinan entre sí para formar enlaces se basó en el concepto de la regla OCTET. Esto se llamó el enfoque de Kossel y Lewis. Según este modelo, los elementos forman enlaces para que puedan tener 8 electrones en su órbita más externa y así puedan completar su OCTET (Octa = 8). El éxito del modelo depende de su poder de explicar las cosas sin excepción. Tenemos muchas excepciones a este modelo como BF3 y BeCl2. En ambas moléculas, los átomos centrales como B y Be no están completando su octeto y aún están formando el enlace. También hubo otras excepciones como PCl5 y SF6 donde los átomos centrales como P y S tenían más de 8 electrones. Esto era más que un octeto. Esta evidencia contradictoria fue más que suficiente para volcar el modelo de octeto. Los científicos pronto se dan cuenta de que había algo más en los elementos que cumplir con su octeto. Los científicos de la nueva generación defendieron un nuevo modelo basado en la importancia de la ESTABILIDAD al minimizar la ENERGÍA POTENCIAL. Como sistema químico, puede disminuir la energía potencial maximizando la atracción y minimizando la repulsión. Este modelo explica por qué los elementos pueden formar más o menos enlaces que un octeto. Esto también condujo a la introducción del concepto de hibridación donde los elementos podrían correr el riesgo de excitar sus electrones, pero para bien. Los electrones se excitan y se mueven a una órbita diferente. Una mayor cantidad de electrones se aparea y, por lo tanto, se puede formar una cantidad de enlaces.

La hibridación, como sabemos en biología, es el cruce de dos especies que da como resultado una descendencia que tiene las mejores cualidades de ambos padres. De manera similar, en química, los orbitales atómicos de energía similar o diferencia de energía mínima se combinan o se superponen para formar el nuevo conjunto de orbitales que son mejores que sus orbitales progenitores en el siguiente sentido.

Ventajas de la hibridación:

1. Mejor en términos de formación de enlaces y superposición adicional

2. Mejor en términos de estabilidad.

3. Tienen menos energía en comparación con la suma total de las energías de los orbitales primarios combinados.

Este es un video de Khan Academy sobre el concepto de hibridación:

Tomaré el ejemplo del metano CH4 para explicar la hibridación;

Estructura esperada de metano sin tener en cuenta la hibridación

De los cuatro electrones de valencia que tiene Carbono, dos son electrones s y dos son electrones p; Ahora cada uno de estos pares se empareja con el electrón s de un átomo de hidrógeno; así, el metano tiene cuatro enlaces CH de los cuales dos son enlaces ss sigma mientras que los otros dos son enlaces sp sigma;

Ahora sabemos con certeza que el enlace ss sigma difiere del enlace sp sigma wrt longitud de enlace, energía de enlace;

Por lo tanto, el metano debe tener una estructura no muy simétrica que comprenda cuatro enlaces CH, de los cuales dos enlaces son más fuertes y difieren en longitud en comparación con los otros dos; Esto técnicamente hace que el metano sea una sustancia muy inestable y definitivamente NO debe formar un tetraedro regular;

Los hechos reales sobre la estructura del metano.

El metano tiene los cuatro enlaces CH iguales en longitud y casi iguales en energía de disociación de enlaces; Además, estos cuatro enlaces CH están orientados entre sí de una manera tan simétrica que, cuando se observan colectivamente, forman un tetraedro regular con el átomo de C en el centro del cuerpo del tetraedro y los átomos de H en los vértices del tetraedro;

Por cierto, el ángulo HCH de 109.5 grados no es una propiedad del metano, ¡es la propiedad geométrica de un tetraedro regular!

Entonces vemos que una teoría VB pura no puede explicar la estructura observada de metano; Por lo tanto, para explicar esta estructura observada, presentamos un concepto llamado Hibridación;

Espero que esto aclare;

La hibridación es la fusión o mezcla de dos o más orbitales atómicos o moleculares para dar orbitales híbridos energéticamente más estables.

Tomando el ejemplo más simple de metano en la imagen a continuación:

Tenga en cuenta que el átomo de carbono en el estado fundamental tiene

  1. Un orbital 1s completamente lleno
  2. Un orbital 2s completamente lleno, y
  3. Un orbital 2p incompletamente lleno.

Ahora, para formar enlaces covalentes con átomos de 4H para la formación de metano, uno de los electrones en los orbitales 2s completamente llenos se transfiere al suborbital 2p completamente lleno. Puede llamarlo el estado excitado del átomo de C.

Y, tenga en cuenta aquí que los electrones siempre entran en un orbital vacío antes de emparejarse

P: ¿cuál es el resultado de esta transferencia?

Esto da como resultado la formación de 4 orbitales medio llenos que son más estables y geométricamente idénticos en forma y ahora se denominan orbitales híbridos, y dado que su formación involucra orbitales one sy 3 p, su nueva identidad es orbitales híbridos sp3.

Cada uno de estos 4 orbitales híbridos sp3 tiene un electrón en ellos y acepta uno más de 4 átomos de H para formar 4 enlaces covalentes que dan como resultado la formación de metano.

Gracias

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