Ibridazione degli orbitali sp3, sp2, sp del carbonio e ibridazione d2sp3 del ferro

Ibridazione degli orbitali

(redistribuzione degli elettroni)

Ci sono dei composti la cui formazione non si può spiegare tramite i legami che abbiamo precedentemente visto. Esiste un meccanismo, chiamato ibridazione degli orbitali, che spiega la formazione del legame chimico per quegli elementi che non presentano elettroni spaiati.

Esempio:

Be (berillio) (II gruppo)

1s² 2s² 2p

Il Be non potrebbe formare nessun legame perché non presenta elettroni spaiati. È noto, invece, che esso forma composti come il BeCl₂ (cloruro di berillio), in cui il Be mette in compartecipazione un elettrone per atomo di Cl. Il guscio più esterno ha 3 orbitali p vuoti e uno s con 2 elettroni. Considerando che l'orbitale p è vuoto e l'orbitale s ha energia minima rispetto dell'orbitale p, perché? Dunque per poter saltare dall'orbitale s al p, gli elettroni devono assorbire energia dall'esterno e passare allo stato eccitato, l'elettrone diventa isoenergetico con gli orbitali p, salta.

Un orbitale s si fonde con un orbitale p e dà origine a due orbitali ibridi sp³.

Orbitali Ibridi sp

I cosi chiamati perché sono il risultato di una fusione tra l'orbitale s e un orbitale p.

Avendo così due elettroni spaiati, il BeCl₂ è giustificabile.

Be

2s 2p ibridato sp² sp²

Come sono disposti gli orbitali sp?

Con una simmetria lineare sul piano, formando un angolo di 180°.

Ibridazione degli orbitali

A sono dei composti la cui formazione non si può spiegare tramite i legami che abbiamo precedentemente visto. Esiste un meccanismo, chiamato ibridazione degli orbitali, che spiega la formazione del legame chimico per quegli elementi che non presentano elettroni spaiati.

Esempio:

Be (berillio) (II gruppo)

Il Be non potrebbe formare nessun legame perché non presenta elettroni spaiati. È noto, invece, che esso forme composti come il BeCl₂ (cloruro di berillio) in cui il Be mette in compartecipazione un elettrone per atomo di Cl.

Il guscio più esterno ha 3 orbitali p vuoti e uno s con 2 elettroni, considerando che l'orbitale p ha energia minima dell'orbitale p, p < d, s < d. Dunque per poter saltare dall'orbitale s al p, gli elettroni devono assorbire energia dall'esterno e passare allo stato eccitato, l'elettrone diventa isoenergetico con gli orbitali p e salta.

Un orbitale s si fonde con un orbitale p e dà origine a due orbitali ibridi sp.

Orbitali ibridi sp

Così chiamati perché sono il risultato di una fusione tra l'orbitale s e un orbitale p.

Avendo "così due elettroni spaiati, il BeCl₂ è giustificabile.

Be

Come sono disposti gli orbitali sp?

Con una simmetria lineare sul piano formando un angolo di 180°.

ESEMPIO:

B (BORO) (III GRUPPO)

Analogalmente il B, nonostante la sua configurazione 1s²2s²2p, forma composti come il BCl₃ (TRICLORURO DI BORO). Infatti, il B potrebbe formare solo 1 legame. L'orbitale s assume energia dall'esterno, un elettrone passa nell'orbitale p. Così 1 orbitale s e 2 orbitali p si fondono formando 3 ORBITALI IBRIDI sp².

ORBITALI IBRIDI sp²: Così chiamati perché sono il risultato di una fusione tra 1 orbitale s e 2 orbitali p.

Come sono disposti gli orbitali sp²? Con una forma geometrica detta TRIGONALE PLANARE, formando angoli di 120°.

Il C potrebbe formare solo 2 legami, ma grazie all’ibridazione riesce a formare molecole come il CCO₄ (TETRACCA)

Dell’atomo di carbonio l’orbitale 2s assorbe energia dall’esterno,

un elettrone passa nell’orbitale 2p vuoto e si formano 4 orbitali

con un elettrone ciascuno. Gli orbitali (1 2s e 3 2p) si form

dano formando 4 ORBITALI IBRIDI sp³.

ORBITALI IBRIDI sp³ così chiamati perché sono il risul

tato di una fusione tra 1 orbitale s e 3 orbitali p.

Come sono disposti gli orbitali sp³?

Con una SIMMETRIA TETRAEDRICA, formando angoli di 109.28°

Queste disposizioni fanno in modo che ci siano le minori REPULSIONI

possibili, sono la FORMA PIÙ STABILE

IBRIDAZIONE DEL CARBONIO

Il C, elemento basilare della CHIMICA ORGANICA, è soggetto a tutti

3 tipi di ibridazione; sp, sp², sp³. Può succedere che:

1. L’orbitale 1s si forma con 3 orbitali 2p. (sp³) - tipo di agg. ALCANO
2. L’orbitale 2s si forma con 2 orbitali 2p. (sp²) - tipo di agg. ALCENE
3. L’orbitale 2s si forma con 1 orbitale 2p. (sp) - tipo di agg. ALCINO

1. *rimane 1 orbitale NON IBRIDO che formerà il LEGAME DOPPIO
2. **rimangono 2 orbitali NON IBRIDI che formeranno il LEGAME TRIPLO

Dal carbonio si ottiene il DIAMANTE con ibridazione sp³ (con

struttura tetraedrica) e la GRAFITE con ibridazione sp² (e mol

le, essendo piani, formano dei fogli di grafite).

L'ibridazione degli orbitali spiega anche un apparente

anomalia in molecole come quelle di H₂O e NH₃.

H₂O (ACQUA)

L'ossigeno ha un doppietto di elettroni libero (non legato)

siti in due orbitali "ibridi" sp³. Questi orbitali esercitano una

REULSIONE sugli elettroni impegnati nei legami H-O. Si avrà

così una contrazione dell'angolo che passando da 109,28° a

104,5°.

MOLECOLA DI ACQUA

NH₃ (AMMONIACA)

Anche nell'ammoniaca NH₃ abbiamo una REPULSIONE sugli elettroni

impegnati nei legami. Dato che la compressione è esercitata

da un solo doppietto di elettroni non condivisi, l'angolo

passerà da 109,28° a 107,3°

MOLECOLA DI AMMONIACA