Ibridazione degli orbitali

Ibridazione deli orbitali, I

È questo un fenomeno molto importante che può essere compreso considerando come esempio tipico il comportamento del carbonio. Questo elemento presenta la configurazione elettronica 1s2 2s2 2p2 , sono presenti due soli elettroni non accoppiati. È viceversa ben noto che il carbonio può formare con facilità quattro legami covalenti, per di più tutti equivalenti fra loro.

La cosa si spiega in questo modo. Quando l'atomo di carbonio reagisce si porta in uno stato eccitato: uno degli elettroni 2s passa nell'orbitale 2p ancora libero e l'atomo acquista la nuova configurazione 1s2 2s1 2p3 a cui corrispondono quattro elettroni non appaiati.


Questo primo fenomeno può essere definito promozione di un elettrone da un livello energetico fondamentale (cioè più stabile) a un livello energetico superiore (nel nostro caso da 2s a 2p). Essa è già sufficiente a giustificare la formazione di quattro legami covalenti (nella nuova distribuzione elettronica esistono quattro elettroni non appaiati) ma non il fatto che tali legami siano tutti equivalenti fra loro. 

Entra ora in gioco l'ibridazione: l'orbitale 2s e i tre orbitali 3p si riassestano trasformandosi in quattro orbitali ibridi aventi tutti la stessa energia, i cui assi sono diretti verso i vertici di un tetraedro. Questi nuovi orbitali formati dal mescolamento di un orbitale s con tre orbitali p vengono indicati con il simbolo sp3.

La formazione degli orbitali sp3 che si originano tutte le volte in cui il carbonio è unito a quattro atomi distinti, giustifica l'equivalenza dei quattro atomi di idrogeno nella molecola del metano CH4 e la disposizione spaziale di tale molecola, nella quale gli atomi di idrogeno si trovano ai vertici di un tetraedro di cui il carbonio occupa il centro.

Immagine dell'ibridazione sp3


Immagine dell'ibridazione sp3 nelle molecole H2O e NH3


Immagine dell'ibridazione sp


Immagine dell'ibridazione sp2


Immagine dell'ibridazione sp3d


Immagine dell'ibridazione sp3d2


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