Orbitales atómicos híbridos

Si se estudian los enlaces de la molécula de difluoruro de berilio, BeF₂, obtenemos lo siguiente:

El Be no tiene electrones desapareados; sin embargo, puede promocionar un electrón del orbital 2s al orbital 2p, que se encuentra vacío; la energía necesaria para ello no es demasiado grande por tener ambos orbitales igual número cuántico principal. Esta energía se compensa con creces con la energía desprendida al formarse los dos enlaces con los dos átomos de flúor.

Los enlaces así formados tendrían un ángulo de 90° y las longitudes de enlace serían distintas, ya que uno de los átomos de flúor se podría acercar más al orbital 2s del Be que el otro átomo de flúor al orbital 2p_z del Be.

Sin embargo, los datos experimentales demuestran que el ángulo . de enlace es de 180° y que las dos distancias, Be — F, son iguales.

Para subsanar esta dificultad se pensó que los orbitales del Be que forman el enlace tenían que ser iguales, y eran una mezcla de ambos, del 2s y del 2p_z. A estos orbitales mezcla se los denomina orbitales híbridos, son orbitales atómicos, y cumplen ciertas condiciones:
—El número de orbitales híbridos que obtengamos será igual al número de orbitales atómicos normales que mezclamos.
—Todos los orbitales híbridos obtenidos son de la misma energía (los orbitales de igual energía se llaman degenerados).
—Al enlazarse los orbitales híbridos, dan siempre lugar a enlaces σ.
—Los orbitales híbridos se orientan en el espacio de manera que sus repulsiones electrónicas sean mínimas, es decir, de forma que estén lo más alejados posible.

Podemos obtener distintos tipos de hibridaciones según los orbitales que mezclemos.

Hibridación y geometría

Debido a que los orbitales híbridos se sitúan de una manera determinada en el espacio, la geometría de una molécula está relacionada directamente con el tipo de hibridación que presente el átomo central.
Veamos los tipos de hibridaciones más frecuentes y las geometrías relacionadas con ellas.

Hibridación sp
Por combinación de un orbital s y de un orbital p se obtienen dos orbitales híbridos sp.

Hibridación sp²
Combinando un orbital s y dos orbitales p, obtenemos tres orbitales híbridos sp².

Hibridación sp³
Si combinamos un orbital s y tres orbitales p, obtenemos cuatro orbitales híbridos sp².

Geometría de las moléculas e iones más importantes:

Como resumen podemos decir que para conocer la estructura de una molécula hay que saber el valor de:
a) Los ángulos de enlace.
b) Las longitudes de enlace.

Los ángulos de enlace nos indican qué tipo de hibridación presenta el átomo central.

La longitud de enlace es la distancia entre los centros de los átomos y su valor es menor que la suma de los radios atómicos, ya que el enlace covalente se forma con interpenetración de nubes electrónicas.

Como la interpenetración es mayor en un enlace triple que en uno doble, y en uno doble mayor que en uno sencillo, las longitudes de enlace varían también en ese mismo orden:
enlace sencillo > enlace doble > enlace triple

Llamamos radio covalente a la mitad de la distancia internuclear de dos átomos unidos mediante un enlace covalente sencillo.