Hibridación orbital: definición y explicación

Publicado el 1 noviembre, 2020

Hibridación orbital

Desde las estrellas del cielo nocturno hasta toda la vida en la tierra, todo lo que te rodea está formado por unidades muy pequeñas llamadas átomos. Los átomos son como las letras de un alfabeto. Donde las letras pueden formar la cantidad infinita de palabras habladas, los átomos componen todo en el universo.

Los átomos están formados por tres pequeñas partículas: protones, neutrones y electrones. Los electrones dan a los átomos muchas propiedades. Esta lección detallará una propiedad de los electrones, la hibridación orbital.

La hibridación orbital suena intimidante, pero encontrará que los orbitales son justo donde los electrones pasan la mayor parte de su tiempo, y la hibridación es la forma en que los electrones se mueven entre los orbitales para permitir que los átomos se unan.

Estructura de los átomos

En el núcleo de cada átomo hay protones y neutrones. Zumbando alrededor del núcleo hay electrones. ¡Los electrones son 1800 veces más ligeros que un neutrón o un protón!

Lo que les falta a los electrones en masa, lo compensan en velocidad. Los electrones se mueven en órbitas alrededor del núcleo a velocidades tan rápidas que los científicos no pueden localizarlos. Pero pueden estimar el espacio donde se encuentran los electrones el 90 por ciento del tiempo, llamado orbital de electrones .

Orbitales

Hay muchos orbitales diferentes donde se pueden encontrar electrones. Los primeros diagramas de átomos muestran los electrones en dos dimensiones, como un coche de carreras a toda velocidad alrededor de una pista. Esto es inexacto porque los electrones ocupan un espacio tridimensional, más parecido a un avión alrededor de la Tierra.

Cada orbital contiene dos electrones, pero puede haber muchos orbitales superpuestos.

  1. El primer orbital que ocupan los electrones es esférico. Este orbital se llama orbital s.
  2. El orbital p imita dos lágrimas que se encuentran donde se estrechan.
  3. El orbital d se parece al orbital p, pero con un tubo interior alrededor de la cintura en forma de ocho.
  4. El orbital f también parece un orbital ap, pero con dos cámaras de aire.


Las formas de los orbitales de electrones.
orbitalessspdandf

Conchas

A medida que los átomos se hacen más grandes, los electrones se mueven más hacia afuera en áreas denominadas capas. Estas capas contienen una cierta cantidad de electrones y varían en el número y tipo de orbitales. Cuanto más grande es el átomo, más electrones y más capas hay alrededor del núcleo.

Por ejemplo, el átomo más pequeño es el hidrógeno; es solo un electrón y un protón. Por tanto, el electrón se encuentra en la primera capa alrededor del núcleo.

Cada capa está designada por un número que corresponde a la fila en la que se encuentra el átomo en la tabla periódica. El hidrógeno y el helio están en la primera fila de la tabla periódica y en la primera capa. La siguiente fila de la tabla está en la segunda capa y así sucesivamente.

Dentro de cada capa están los orbitales. Los electrones llenan cada capa y luego ocupan la siguiente, hasta que se tienen en cuenta todos los electrones. Los gases nobles, que se encuentran en el extremo derecho de la tabla periódica, tienen cada capa llena de electrones. Las capas que no están llenas de electrones pueden unirse.


Muchos orbitales pueden estar contenidos en un caparazón.
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Los electrones se pueden anotar en una forma escrita llamada configuración electrónica . El hidrógeno sería 1s 1 para mostrar que el electrón está en la primera capa y en un orbital s.

El carbono tiene un total de seis electrones. Estos electrones orbitan alrededor del núcleo, pero en dos capas diferentes.

  • La primera capa, escrita como 1s, solo contiene dos electrones.
  • La segunda capa tiene dos orbitales, sy p. 2s (segunda capa y orbital s), contiene dos más de los seis electrones.
  • Los dos últimos electrones están en la capa 2p. La segunda capa tiene tres orbitales p. Dos electrones por orbital, multiplicado por tres orbitales, significa que la segunda capa puede contener seis electrones entre los tres orbitales p. El carbono se escribe como 1s 2 2s 2 2p 2 . La segunda capa no está llena porque los orbitales p pueden contener hasta seis electrones.

Spin de electrones

Recuerde que cada orbital contiene dos electrones. Si hay dos electrones que ocupan un orbital, esos electrones no pueden formar enlaces. Los pares de electrones también tendrán espines opuestos; esto se dibuja como una flecha hacia arriba y una flecha hacia abajo.

Por ejemplo, el carbono tiene solo dos electrones en los orbitales 2p externos. Los orbitales p de la segunda capa pueden contener seis electrones. Los dos electrones en los orbitales p están abiertos al apareamiento y la unión, pero el carbono puede formar cuatro enlaces.

Mientras se muestran los dos electrones en el orbital 2s 2, estos no podrían formar enlaces. Sin embargo, si un electrón se mueve hacia el tercer orbital p abierto, desde la posición 2s 2 , eso deja cuatro electrones no apareados. Mover el electrón a otro orbital forma lo que se llama un orbital híbrido . La hibridación es el proceso de mezclar los electrones en dos o más orbitales atómicos.


Arriba: el carbono solo tiene dos enlaces posibles.
Abajo: si un electrón se mueve de sa p, son posibles cuatro enlaces.
hibridación de carbono

Vinculación

La hibridación de orbitales le permite visualizar cuántos enlaces puede formar un átomo. Mover electrones de un orbital de capa a otro orbital de capa muestra cuántos enlaces se pueden formar.

Veamos un solo átomo de oxígeno. Al escribir los electrones del oxígeno como 1s 2 2s 2 2p 4 , se muestran los electrones en los orbitales p de la capa 2 con cuatro electrones. Por tanto, el oxígeno puede formar dos enlaces. Incluso moviendo un electrón hacia el orbital p abierto, el oxígeno todavía puede formar solo dos enlaces.


Arriba: el oxígeno solo tiene dos enlaces posibles.
Abajo: Incluso con la hibridación, solo son posibles dos enlaces.
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La tabla periódica agrupa elementos en filas y períodos. Todos los elementos del período por debajo del oxígeno tienen la misma cantidad de electrones en los orbitales de la capa exterior. Por lo tanto, cada átomo en ese período formará dos enlaces. Cada átomo en el período por debajo del carbono forma cuatro enlaces.

Resumen de la lección

los electrones se mueven en órbitas alrededor del núcleo a velocidades tan rápidas que solo podemos estimar dónde están el 90 por ciento del tiempo, llamado orbital de electrones . Los orbitales se encuentran en capas que aumentan en número con cada fila de la tabla periódica y se pueden escribir usando la configuración electrónica . Mover electrones de un orbital a otro dentro de una capa se llama hibridación . Los orbitales híbridos pueden permitir que más electrones formen enlaces. Teniendo en cuenta dónde están los electrones en la hibridación, puede predecir cuántos enlaces puede formar un elemento.

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