Hibridación del dicloruro de berilio, trifluoruro de boro y metano

18.  ¿Qué entiendes por orbitales híbridos? Explícalo de forma clara y concisa.

Explica razonadamente la hibridación de los siguientes compuestos:    y  .

Los orbitales híbridos son orbitales que resultan de combinar orbitales atómicos. El número de orbitales híbridos es igual al número de orbitales atómicos combinados. Todos los orbitales híbridos obtenidos a partir de una combinación determinada son iguales y, por lo tanto, tienen la misma energía. Estos orbitales se sitúan en el espacio de manera que la repulsión entre ellos sea mínima, por lo que la geometría de una molécula estará directamente relacionada con el tipo de hibridación que presente el átomo central.

La estructura de Lewis del dicloruro de berilio es:

El berilio es un elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene dos electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor cuatro electrones.

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

La estructura de Lewis será entonces:

El berilio tiene la siguiente configuración electrónica:

No tiene ningún electrón desapareado:

Para poder formar dos enlaces necesita tener dos electrones desapareados y, para eso, promociona un electrón desde el orbital 2s al 2p:

Los enlaces simples son enlaces  o enlaces frontales donde hay mucho solapamiento de los orbitales que forman parte del enlace, mientras que el enlace doble y el triple son enlaces  o laterales con un solapamiento mucho menor. Para formar estes últimos enlaces se reservarían orbitales p del átomo central. Como en este caso no se forman, se hibridan todos los orbitales donde hay electrones de valencia, es decir, un orbital s y uno p, por lo tanto, la hibridación sería sp:

Los orbitales dos orbitales híbridos sp del berilio, cada uno con un electrón, solapan con los orbitales p del cloro que también tienen cada uno un electrón.

Hacemos ahora la estructura de Lewis del trifluoruro de boro:

El boro es otro elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene tres electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor seis electrones.

El boro tiene la siguiente configuración electrónica:

No tiene ningún electrón desapareado:

Para poder formar tres enlaces necesita tener tres electrones desapareados y, para eso, promociona un electrón desde el orbital 2s al 2p:

Como en este caso no se forman insaturaciones, se hibridan todos los orbitales donde hay electrones de valencia, es decir, un orbital s y dos orbitales p, por lo tanto, la hibridación sería sp²:

Por último, hacemos ahora la estructura de Lewis del metano:

El hidrógeno para completar la capa solo necesita un electrón, así en total se necesitan:

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

Por lo tanto, la estructura de Lewis será:

El carbono tiene la siguiente configuración electrónica:

Tiene dos electrones desapareados:

Pero normalmente forma cuatro enlaces y, para poder hacerlo, necesita promocionar un electrón del orbital 2s al 2p para tener otros tantos electrones desapareados. Como son orbitales del mismo nivel, necesita poca energía para poder hacerlo y lo compensa con creces a posteriori cuando forma los cuatro enlaces:

Tampoco en este compuesto se forman enlaces dobles o triples y, por lo tanto, se hibridan todos los orbitales de enlace, es decir, un orbital s y tres orbitales p. Así entonces la hibridación será sp³: