Entonces, el modelo de hibridación es solo un medio para explicar la geometría. La idea principal radica en el hecho de que, en teoría, es posible “combinar” orbitales atómicos. Podemos imaginar que se mezclan, produciendo esos orbitales híbridos con diferente simetría y energía.
Desde un punto de vista matemático, tiene sentido hacer tal operación. La ecuación de Schrodinger es una ecuación diferencial lineal. Para todas las ecuaciones de este tipo se puede demostrar que si conocemos, por ejemplo, dos soluciones, hacer una combinación lineal también daría una solución válida. O, si sé que A es una solución y B es otra solución a la ecuación, entonces [matemáticas] A + B [/ matemáticas] también es una solución. Y también lo es [matemáticas] AB [/ matemáticas]. Y [matemáticas] 3A + 7B [/ matemáticas] … y así sucesivamente. Como los orbitales atómicos son funciones que satisfacen la ecuación de Schrodinger, sumar dos de esas funciones también nos daría una solución válida. Por lo tanto, se me permite tomar un orbital s y un orbital p y producir dos nuevos orbitales híbridos que tendrán la misma energía [matemáticas] s + p = sp [/ matemáticas]. O podría tomar un p orbital más: [matemáticas] s + 2p = sp ^ 2 [/ matemáticas].
Físicamente, no existe tal proceso de mezcla orbital. No puede rastrear cómo se desarrollan los orbitales atómicos y analizar cómo cada uno de ellos existe dentro de un átomo. Aquí es donde entra en juego la teoría de los orbitales moleculares. Tenga en cuenta que la hibridación se llama modelo, no teoría, principio o hipótesis; cualquiera de esos términos sugeriría que es un proceso real mientras que no lo es. Resultó que la hibridación es bastante intuitiva y en muchas ocasiones puede producir conjeturas bastante buenas sobre la geometría. Entonces, supongo que es principalmente (si no solo) debido a razones pedagógicas que es tan popular.
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Ahora, algunas palabras sobre la teoría de los orbitales moleculares. Sugiere que cuando los átomos experimentan una reacción química, los orbitales atómicos también “interactúan” entre sí, afectando su forma y energía. El número de orbitales atómicos corresponde al número de orbitales moleculares formados. No existe un requisito específico de que los orbitales de dos núcleos solo puedan solaparse como postula la teoría del enlace de valencia. Por lo tanto, es posible tener un orbital molecular que pertenezca a tres átomos. O más: podría ser 6 como en benceno, o podría ser cientos y miles como en algunos polímeros.
Hice un cálculo aproximado de los orbitales de un sistema conjugado de 16 átomos. Aquí está el orbital de energía más baja [matemática] \ pi [/ matemática]: 
Sin embargo, hasta cierto punto puede combinar los dos métodos. Según el modelo de hibridación, cuando tres orbitales atómicos de un átomo de carbono hibridan, se obtienen tres orbitales híbridos. El cuarto orbital de la capa de valencia del carbono no ha cambiado esencialmente. Sigue siendo un p orbital. Cuando se forma un enlace entre dos átomos de carbono [math] sp ^ 2 [/ math], los orbitales híbridos forman los enlaces [math] \ sigma [/ math]. Se dice que los orbitales p se superponen lateralmente y forman un enlace [matemático] \ pi [/ matemático] que se produce por encima y por debajo del eje que conecta los dos núcleos.
Los datos experimentales han demostrado que cuando muchos átomos de carbono [math] sp ^ 2 [/ math] están unidos entre sí, no hay un patrón de enlaces alternos simples y dobles. Las longitudes de los enlaces son iguales: más cortas que un enlace típico [matemático] \ sigma [/ matemático] pero más largas que un enlace típico [matemático] \ pi [/ matemático]. Se sugiere otra idea simplificada e intuitiva. Podemos dibujar cada orbital p de tales átomos y especificar su signo. Dos mismos signos conducen a una interacción constructiva, por lo tanto, se produce una superposición y se forma un enlace. En el otro caso, los signos opuestos se cancelan entre sí. Los orbitales moleculares [math] \ pi [/ math] pueden construirse a partir de tales orbitales p .
Probablemente has visto esos diagramas: 
Teoría y conjugación orbital molecular
Cuando dos orbitales p vecinos tienen signos opuestos, se dice que hay un plano nodal. Cuanto mayor sea el número de planos nodales, mayor será la energía del orbital dado. Bueno, la correspondencia con los orbitales moleculares es bastante satisfactoria. Aquí están todos los orbitales de enlace [math] \ pi [/ math] de esa molécula de 16 átomos que mencioné anteriormente. Hay 16 átomos de carbono, por lo que estamos comenzando con 16 p orbitales. La opción más simple es tenerlos a todos en fase (los mismos signos). Así es como producimos el obital [math] \ pi [/ math] sin nodos. Desplácese hacia abajo para verlo. Luego, hacemos un cambio de señal. Hay un nodo Del mismo modo, al hacer más cambios de signos, estamos aumentando el número de nodos y, por lo tanto, la energía. 
Espero que todo esto tenga sentido. No dude en solicitar aclaraciones.
