Ibridazione orbitalica

Ibridazione orbitalica

Per formare legami, gli atomi possono ricombinare gli orbitali atomici (s,p,d) per dar luogo ad un ugual numero di orbitali atomici detti orbitali ibridi. Questo processo, detto ibridazione, è un procedimento di combinazione matematica delle funzioni d'onda originarie.

L'ibridazione interessa orbitali superficiali (di valenza) con contenuto energetico non molto diverso. Gli orbitali ibridi così formati sono tutti di uguale forma ed energia e sono orientati in modo da interferire il meno possibile fra di loro, massimizzando la reciproca distanza.

Gli orbitali ibridi più importanti sono quelli che si formano dalla combinazione di un orbitale s con uno o più orbitali p. La superficie di contorno di tali orbitali ibridi è costituita da due lobi contrapposti di diversa dimensione in cui la funzione d'onda Ψ assume segno opposto. Il lobo di dimensione maggiore è quello che viene utilizzato nei legami.

La combinazione di un orbitale di tipo s e uno di tipo p dà origine a due orbitali ibridi detti orbitali sp

Gli orbitali sp si dispongono a 180° l'uno rispetto all'altro. Nella visione d'insieme spesso si omette di rappresentare il lobo minore di ciascun orbitale ibrido.

Gli orbitali p non ibridati si orientano perpendicolarmente alla retta di ibridazione e perpendicolarmente tra loro.

L'ibridazione sp è tipica di molecole con una geometria lineare. Presentano un'ibridazione sp l'atomo di Berillio nell'idruro di Berillio (BH₂), l'atomo di carbonio nell'anidride carbonica (CO₂) e gli atomi di carbonio uniti da un legame covalente triplo (-C≡C-) come ad esempio nella molecola dell'etino HC≡CH

Etino

Va detto che, per semplicità, si disegnano normalmente gli ibridi con il piano nodale passante per il nucleo, mentre il nucleo si trova in una zona a densità elettronica non nulla.

La combinazione di un orbitale di tipo s e di due orbitali di tipo p dà origine a tre orbitali ibridi detti orbitali sp² che si dispongono su di un piano a 120° l'uno dall'altro.

L'orbitale p non ibridato si dispone perpendicolarmente al piano di ibridazione. 

L'ibridazione sp² è tipica di molecole con una geometria trigonale planare. Presentano un'ibridazione sp² l'atomo di Boro nel cloruro di Boro (BCl₃) e gli atomi di carbonio uniti da un legame covalente doppio (>C=C<), come ad esempio nella molecola dell'etene (o etilene) H₂C=CH₂

Etene

La combinazione di un orbitale di tipo s e di tre orbitali di tipo p dà origine a quattro orbitali ibridi detti orbitali sp³ che puntano verso i vertici di un tetraedro, disponendosi a 109,5° l'uno dall'altro.

L'ibridazione sp³ è tipica di molecole con una geometria tetraedrica. Presenta un'ibridazione sp³ l'atomo di Carbonio nel metano (CH₄) ed in tutti i casi in cui forma quattro legami covalenti semplici.

Metano

Sono possibili ibridazioni più complesse che coinvolgono anche gli orbidali d e che corrispondono alle geometrie già studiate con la teoria VSEPR.