¿Qué es la mezcla sp (orbital), su causa y su papel en la teoría de los orbitales moleculares?

VERSIÓN COMPRENDIBLE
Ver chico … Si estás en la clase 11, entonces no busques cosas como esta. No se ha explicado por una buena razón. Te lo explicaré en términos muy crudos, pero no su papel en MOT, ya que no podrás entenderlo y lo digo por experiencia.
La mezcla Sp es exactamente lo que parece. Los orbitales S y p se mezclan para formar orbitales híbridos. Antes de esto, tendremos que ver las características de los orbitales syp y qué tipo de especies que atacan a los átomos quieren qué orbitales.
S Orbital: tiene forma esférica. No es que este sea el más cercano, pero debido a su forma, los electrones pueden acercarse al núcleo. Esto le da el mejor efecto de penetración que es mucho mayor que el de cualquiera de los otros orbitales. Lo demandan los pares solitarios y las especies electropositivas. Esto se debe a que un par solitario naturalmente quiere estar cerca del núcleo y los electropositivos quieren estar tan cerca de todos los electrones, mientras que el par solitario quiere ir totalmente con s orbital en un escenario ideal, el átomo electropositivo solo quiere acercarse al núcleo. Está rodeado de electrones.
P Orbital: en este punto, se le debe decir que p orbital no es una pesa, sino que de hecho 2 esferas esféricas desconectadas que están naturalmente ligeramente aplastadas hacia el centro debido a que las otras cancelan la influencia debido a las diferencias de fase (puede tomarlo como un de hecho, si no lo comprende … Lo comprenderá más tarde. Así funciona la comprensión en la estructura atómica) debido a esto, el efecto de penetración de p es mucho menor que el efecto de penetración de s. En otras palabras, p es bueno para mantenerse alejado del núcleo si ve algo desde la base de la comparación, ya que en su mayoría observamos átomos ay con solo orbitales s y p (y tal vez d latentes). Esta característica sería buena para cualquiera que quiera tener electrones más alejados de su núcleo principal. En otras palabras, la especie electronegativa. Quieren atraer los electrones hacia ellos y, por lo tanto, quieren que el electrón esté lo más alejado posible de su núcleo principal.
Mezcla de orbitales (hibridación): ahora que conoce los ‘instintos primarios’ de los orbitales, también debe saber que los orbitales no siempre se mezclan en homogeneidad. Eso significa que no siempre tendrá un sp2 de los cuales los 3 lóbulos serán 33% sy 66% p. Otra cosa que quiero que sepas es que los orbitales con mayor carácter s tendrán un ángulo de enlace más alto. Ahora que sabe qué especie es lo que podemos discutir algunos ejemplos interesantes. En primer lugar, solo sepa que todo quiere estar en la energía más baja, pero si toma un sistema de partículas, a algunas de ellas no les importará ir a una energía un poco más alta en la medida en que eso reduciría la energía de todo el sistema.

Ahora analicemos el caso de NH3 y PH3 para facilitar la comprensión: puede confirmar que el ángulo de enlace HNH en NH3 es 107 grados y el ángulo de enlace HPH en PH3 es ~ 90 grados. Esta es la razón por la que se le informará y lo que tiene que escribir en el examen, pero está mal. (la suposición natural es que todas las hibridaciones son ideales, por lo que no tiene una situación heterogénea que es la raíz de la explicación incorrecta) el nitrógeno es una molécula pequeña, por lo que (también la suposición incorrecta es que la repulsión de pares solitarios binarios es mayor que la repulsión de pares de enlaces de pares solitarios que es mayor que la repulsión del par de enlaces binarios) el hidrógeno está demasiado cerca el uno del otro, mientras que en PH3, el hidrógeno está más lejos, por lo que un par solitario los empuja más drásticamente reduciendo el ángulo de enlace. Ahora aquí está la verdadera explicación. El primer paso es mirar el ángulo de enlace. En NH3 es 107, lo que nos dice que es un caso de hibridación casi ideal. Ahora observe el comportamiento ideal de las especies que atacan el átomo central. Tiene un par solitario y 3 hidrógenos que lo rodean. Los hidrógenos son muy ligeramente electropositivos en comparación con el nitrógeno, por lo que quieren una pequeña porción de s orbital. También están demasiado cerca y la repulsión entre ellos es demasiado alta a pesar de que el par solitario es un competidor mucho más fuerte para s orbital, por lo que dije anteriormente no le importará mucho si su energía aumenta ligeramente, siempre que disminuya la energía del NH3 total . Puede recordar que el carácter S más alto aumenta el ángulo de enlace, lo que reduciría en gran medida la repulsión de H, por lo que se produce una hibridación casi ideal donde el lóbulo del par solitario es un poco más rico en carácter s, ya que es un competidor más fuerte de s orbital que los hidrógenos. El ángulo de enlace de los hidrógenos es un poco menor que 109.5, es decir, 107 grados. Por otro lado, si observa el PH3, el ángulo de enlace es de poco más de 90 grados, que es el ángulo de enlace ideal de los orbitales p no hibridados. Esto significa que nos mezcla muy, muy mal pero no totalmente ausente. Esto se debe a que la ventaja de electropositividad que tenía el hidrógeno sobre el nitrógeno es casi inexistente en este caso, ya que el fósforo es mucho menos electronegativo que el nitrógeno. Además, el fósforo es más grande que el nitrógeno, por lo que la repulsión de los hidrógenos es casi inexistente en el fosfeno. Debido a esto, se produce una mezcla de sp muy pobre y el ángulo de enlace es de casi 90 grados.
Otra cosa que desearía saber acerca de la mezcla de sp es que debido a I 2p * sigma tiene una energía más alta que 2p * pi, lo que no hubiera sucedido. No podrás entender por qué en esta etapa. Al menos hasta tu universidad.
Si aún tiene dudas sobre la aplicación y otras cosas, pregúnteme en los comentarios o en mi dm.

Moviéndose a lo largo del período, a medida que aumenta la electronegatividad de los átomos, por ejemplo, oxígeno y flúor, el núcleo “más fuertemente” atrae los 2 más cercanos que los 2p más lejanos (los orbitales 2s están inherentemente más cerca del núcleo que 2p debido a su efecto más penetrante). Debido a esta diferencia entre la atracción del núcleo para 2s y 2p, la brecha de energía entre los orbitales 2s y 2p aumenta de boro a flúor .

En átomos como Li, Be, B, C, N, la diferencia de energía entre los orbitales 2s y 2p está bastante cerca de lo esperado y la baja brecha entre los niveles de energía de estos orbitales causa σ * 2s orbital y σ2pz orbital, la molécula diatómica formada al mezclar estos átomos para superponerse. Esto se llama “mezcla 2s-2p” . Debido a esto, la energía de σ2pz aumenta y su energía aumenta más que π2px y π2py, que no es el caso con oxígeno y flúor.

La mezcla es básicamente el término utilizado en la teoría de los orbitales moleculares como un reemplazo para la hibridación. Tanto VBT como MOT son teorías de enlace, por lo que ambos explican el enlace en las moléculas, pero desde diferentes perspectivas. Inicialmente no había hibridación incluida en MOT, pero Linus Pauling propuso esto y como MOT es fundamentalmente diferente de VBT, se utilizaron términos diferentes. Para VBT, hibridación y para MOT, mezcla.

La diferencia entre el boro, el carbono y el oxígeno, el flúor se produce debido a la mayor electronegatividad del oxígeno y el flúor en comparación con el boro o el carbono. Los orbitales 2 están inherentemente más cerca del núcleo que 2p debido a su naturaleza más penetrante. mejor que el 2p más distante. Esto sucede aún más cuando aumenta la electronegatividad del elemento porque ahora el núcleo tiene un poder más atractivo. Debido a esta diferencia entre la atracción del núcleo a 2s y 2p, la brecha de energía entre estos orbitales aumenta a medida que avanza del boro al flúor.

Una brecha baja entre los niveles de energía de los orbitales que participan en la hibridación es uno de los requisitos de la hibridación, por lo que no puede ocurrir eficientemente en los átomos más electronegativos.

Daré una perspectiva diferente a los híbridos sp. Los orbitales de enlace tienen 2 características básicas Son de menor energía porque los electrones son atraídos por 2 núcleos en lugar de uno y se repelen entre sí porque los electrones lo hacen bien. Esto significa que los electrones deben penetrar lo más cerca posible del núcleo, esto se logra asumiendo el carácter de s. Deben asumir direccionalidad para que los orbitales combinados puedan ser atraídos por los 2 átomos diferentes; Esto se logra asumiendo el carácter p. Finalmente, deben estar lo más separados posible para minimizar la repulsión de electrones. Esto se logra mediante las combinaciones para 4 enlaces simples SP3 que dan disposición tetraédrica; para 3 enlaces simples SP2 dando una disposición trigonal plana y finalmente para 2 enlaces simples SP dando una disposición lineal. Estos arreglos parecen dar fuerzas de enlace máximas y repulsión mínima entre los enlaces.

Solo para completar las otras respuestas:

Es interesante notar que el Los átomos de carbono dentro de las moléculas siempre han hidrizado 2 orbitales s-2p . Esto rara vez se expresa explícitamente en los libros académicos.

Parece que la conocida configuración electrónica del carbono ‘ 1s2 2s2 2p2 ‘ es válida solo para el carbono monoatómico gaseoso , que no existe en la química de laboratorio cotidiana.

¿Estás pidiendo VBT? Porque la mezcla de diferentes orbitales de energía puede explicarse solo a través de esa teoría, en lo que respecta a mi conocimiento.

De todos modos, intentaré responderlo a través de VBT.

La teoría del enlace de valencia (VBT) se basa en la mezcla de orbitales atómicos de la capa de valencia. Entonces, la mezcla sp básicamente significa que los orbitales s y p de la capa de valencia de un átomo están hibridando para formar 2 nuevos orbitales híbridos sp.

He leído en alguna parte que el MOT también puede usarse para moléculas heteroatómicas, sobre las cuales tengo poco o ningún conocimiento.