Hibridación

En el área de la química, cuando se piensa en los diferentes enlaces químicos que pueden formarse, es importante entender que los átomos no usan orbitales atómicos para poder dar lugar a la formación de enlaces, sino que utilizan un tipo de orbital conocido con el nombre de híbrido. Estos orbitales se pueden obtener por medio de un proceso llamado hibridación y es uno de los procesos fundamentales dentro del campo de la química orgánica para así poder comprender la estructura, la capacidad de reactividad y las propiedades de los elementos.

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¿Qué es la hibridación?

La hibridación es la teoría que nos dice que los orbitales de los átomos se fusionan con el objetivo de poder formar orbitales híbridos para influir en la geometría molecular y en las propiedades que están relacionadas con la unión.

Definición

Básicamente, la hibridación es un proceso por medio del cual se pueden formar orbitales electrónicos híbridos. Es un proceso que tiene lugar en el momento en que varios orbitales son combinados con otros que poseen la misma cantidad de energía pero que al mismo tiempo tienen una mayor y mejor estabilidad.

El término fue introducido por el científico conocido como Pauling, quien revolucionó el concepto de hibridación en 1931 describiéndolo como un tipo de redistribución de la energía que tenían los orbitales ubicados en los átomos para dar paso a la formación de nuevos orbitales con energía equivalente, fue así como les dio el nombre de orbitales híbridos.

Características de la hibridación

Las principales características de la hibridación son las siguientes:

• Permite la formación de enlaces y de orbitales con mayor estabilidad.
• Los orbitales que se mezclan están en un estado de excitación.
• Los orbitales atómicos híbridos poseen diferentes tipos de formas y de orientaciones.
• Esta teoría no puede ser aplicada a átomos que se encuentren aislados.
• Es un tipo de modelo teórico que busca explicar los enlaces covalentes.
• No es considerado como un orbital puro.
• La cantidad de orbitales híbridos que puedan generarse es siempre igual al número de orbitales puros que forman parte de la hibridación.
• A partir de los orbitales puros heterogéneos se puede llegar a conseguir los orbitales híbridos homogéneos.

Tipos

A continuación se explican los tres diferentes tipos de hibridación que existen:

Hibridación sp

En este tipo de hibridación se da la combinación de un orbital S con un orbital P. Esto se realiza con el objetivo de poder crear dos orbitales híbridos que además cuenten con un tipo de orientación lineal. Tienen la capacidad de formar un ángulo que mida 180° y puede ser encontrado en compuestos que poseen enlaces triples, como por ejemplo, en el acetileno que es además un alcalino. Tiene además dos orbitales pi.

Hibridación sp2

La hibridación sp2 sucede cuando un átomo puede combinar correctamente dos orbitales p y un orbital s, lo que al final resulta en la creación de tres orbitales híbridos sp². Este tipo de orbital posee un piso plano trigonal y posee además vértices que se encuentran separados por medio de ángulos que miden 120° y que se ubican en forma perpendicular a una barra. Los orbitales de este tipo también pueden formar enlaces sigma.

Hibridación sp3

En esta hibridación, la geometría molecular cuenta con la formación de cuatro orbitales sp³, los cuales además se encuentran separados a 109,5° y apuntan siempre hacia los vértices de un tetraedro. Los orbitales se encargan de establecer un entorno eléctrico alrededor del átomo.

Formas

Las formas que pueden encontrarse en la hibridación son las siguientes:

• Lineales que miden 180°
• Angulares que tienen ángulos de 90°
• Trigonal plana de 120°
• Piramidal trigonal en las cuales la medida es de 90°
• Tetraédrica con medidas de 109,5°
• Cuadrada plana con 90°
• Prisma trigonal que posee medidas de 63.4° y 116.6 °
• Octaédrica con 90°
• Bipiramidal trigonal con 90° y 120°
• Bipiramidal pentagonal con 90° y 72°

Hibridación de orbitales atómicos

La hibridación de los orbitales atómicos es una teoría que considera que los orbitales pueden ser combinados entre ellos por medio de ecuaciones matemáticas para poder dar obtener como resultado mezclas de orbitales los cuales son conocidos con el nombre de orbitales híbridos. En el proceso, puede que se obtengan tanto orbitales híbridos como atómicos dependiendo siempre de la cantidad que sea utilizado en la mezcla.

Un aspecto importante en este tipo de hibridación es que el átomo central será el que sea sometido a la hibridación mientras que el resto de los átomos que se encuentren unidos a éste, también se enlazarán con su correspondiente orbital sin que haya sido hibridado.

Importancia

Es importante recordar que todos los elementos que se encuentran a nuestro alrededor se comportan de forma diferente y cada uno de ellos posee una configuración electrónica determinada, con propiedad únicas. El estudio de la hibridación es fundamental pues permite estudiar la combinación de las moléculas, entender este proceso, nos dará la capacidad de entender las propiedad de los diferentes elementos que nos rodean.

Ejemplos

• Hibridación del agua: el agua tiene un tipo de hibridación sp², su forma es trigonal y posee además, dos pares de electrones que se encuentran solitarios.
• Hibridación del eteno: se forma con una hibridación sp² para los átomos de carbono, el ángulo entre los enlaces que forma es de 117°.
• Hibridación del amoníaco: el amoníaco tiene una hibridación sp3, una geometría de pirámide trigonal y los ángulos son de 107.3°, sus ángulos son muy similares a los de un tetraedro regular.
• Hibridación del carbono: el tipo de hibridación para el carbono es sp³. El carbono es capaz de realizar 4 enlaces sigma, los cuales son iguales y tienen la misma cantidad de energía. Posee una distancia entre sus ejes y ángulos de 109°. Estas características hace que tenga la forma tetraédrica.
• Hibridación del azufre: el azufre tiene una hibridación sp³d² la cual tiene la capacidad de crear 6 orbitales híbridos que siguen una estructura octaédrica. Sus ángulos serán todos de 90°.
• Hibridación del grafito: el grafito posee una hibridación de tipo sp2, por lo que forma tres enlaces que son covalentes en un mismo plano con ángulos de 120°. Además, tiene una forma hexagonal y un orbital perpendicular.