Teoria hibridizarii: Hibridizarea sp si sp2

Teoria hibridizarii: Hibridizarea sp si sp². L. Pauling si J.C. Slater, au elaborat teoria hibridizarii (1931). Conform acestei teorii, în conditii de reactie, orbitalii ocupati cu electroni necuplati care participa la formarea de legaturi covalente, îsi rearanjeaza sarcinile electrice, astfel încât din doi sau mai multi orbitali diferiti ca forma si energie rezulta doi sau mai multi orbitali identici ca forma si energie si perfect simetric orientati în spatiu. Hibridizarea are loc dupa o prealabila modificare a structurii electronice a stratului de valenta, prin saltul unor electroni pe orbitalii cu energie superioara.

Orbitalii hibridizati prezinta proprietati de suprapunere diferite fata de orbitalii puri. De aceea, legaturile chimice realizate de asemenea orbitali sunt mult mai puternice decât cele realizate de orbitalii atomici nehibridizati. Din punct de vedere al mecanicii cuantice, orbitalii hibridizati respecta ecuatia lui Schrödinger deoarece acesti orbitali rezulta prin combinarea liniara a orbitalilor puri încât, asa cum se arata în mecanica cuantica, daca ecuatia este satisfacuta de anumite functii, atunci si combinatiile lor liniare vor fi solutii ale ecuatiei.

Luând ca exemplu carbonul, acesta poate suferi trei tipuri de hibridizare dupa cum urmeaza:

Hibridizarea sp (digonala).

Are loc ori de câte ori carbonul se leaga de alti doi atomi asa cum este cazul acetilenei

HCCH în care fiecare atom de carbon se leaga de un atom de hidrogen si unul de carbon.

Atomul de carbon, în stare excitata, având configuratia electronica He, 2s¹, 2p³ sufera hibridizare digonala la care participa orbitalul sferic s si un orbital p, doi orbitali p ramânând nehibridizati.

Din aceasta figura se observa ca cei doi orbitali hibrizi sp sunt coliniari si identici, formând între ei un unghi de 180^o. Acesti orbitali au un caracter mixt, adica prezinta 1/2 caracter de orbital s si 1/2 caracter de orbital p, încât functia care îi caracterizeaza are forma:       în care s-a notat cu s si p_x functiile de unda ale electronilor s si p.

Directiile celor patru orbitali ai carbonului vor fi acum conform figurii 2, iar formarea moleculei de acetilena se face cu aparitia legaturii triple, una  si doua   asemanator formarii moleculei de N₂.

Hibridizarea sp este întâlnita si la Be în BeCl_2.

Hibridizarea sp² (trigonala). Are loc ori de câte ori carbonul se leaga de alti trei atomi (de exemplu în etena H₂C = CH₂). Orbitalii hibrizi se afla într-un plan si sunt orientati perfect simetric în spatiu  la 120^o.

Legatura dubla care apare este formata dintr-o legatura  si una  rezultata prin contopirea celor doi orbitali p puri.

Aceasta hibridizare o prezinta si atomul de bor în BF₃. Orbitalii hibridizati sp² au 1/3 caracter de orbital s si 2/3 caracter de orbital p; de aceea functia  care îi caracterizeaza pe fiecare are forma: