Hibridação dos orbitais

Para que ocorra uma ligação entre os átomos é necessário que haja sobreposição de orbitais. Isso é explicado pela teoria de ligação de valência, ou seja, ocorre o overlap. 

Segundo a teoria das ligações covalentes, uma ligação desse tipo se efetua pela superposição de orbitais semi-preenchidos (com apenas um elétron). A hibridação explica a formação de algumas ligações que seriam impossíveis por aquela teoria, bem como a disposição geométrica de algumas moléculas.

Agora, por que a hibridação explica a formação de algumas ligações impossíveis? 
Vamos lá:

Sabemos que é necessário haver elétrons desemparelhados, ou seja, elétrons livres para que os mesmos liguem-se a outros formando uma ligação entre dois átomos, certo? Porém, o que faremos quando não houver elétrons livres e ainda assim precisarmos fazer uma ligação?
Essa é a questão, quando não houver elétrons livres e for necessário fazer uma ligação, acontece a HIBRIDAÇÃO DE ORBITAIS.


Veja um exemplo com o elemento Berílio:
O berílio tem número atômico 4, fazendo a distribuição eletrônica teremos:
1s² 2s²

Vamos colocar esses elétrons em seus devidos orbitais:

Observe que não há elétrons desemparelhados, ou seja, quando apresenta um elétron sozinho em um orbital. Mas e se quisermos formar uma ligação entre o Berílio e dois Hidrogênios, pois sabemos que isso é possível, e posso acrescentar mais, conhecemos muitos outros compostos em que o Berílio forma ligações.

Vou mostrar a vocês como que ocorre a hibridação para esse composto: BeH2

Para que ocorra a ligação é necessário que os orbitais s e p sofram hibridação, ou seja, esses dois orbitais devem se misturar afim de formar  dois novos orbitais:

Observe que agora temos dois elétrons desemparelhados, com isso podemos realizar duas ligações. E essas duas ligações serão feitas com os 2 hidrogênio.
Recordando da aula sobre Números Quânticos, aprendemos qual o formato de cada orbital, com isso, vamos representar como ficaria a ligação do Berílio com os 2 Hidrogênios.

Vamos ver agora a hibridação do Boro:

Boro tem número atômico 5, vamos ver como fica distribuído seus elétrons nos orbitais:

Observe que podemos realizar apenas uma ligação, já que temos apenas um elétron desemparelhado. Porém, sabemos que o Boro pode vir a fazer até mesmo 3 ligações, formando os compostos BH3, BF3, entre outros.

Vamos ver o processo de hibridação do Boro:

Como podemos observar agora há 3 elétrons desemparelhados, o que torna possíveis fazermos três ligações, portanto o Boro irá se ligação com os 3 hidrogênios, ou com qualquer outro elemento, como o F.

Vemos seus orbitais sobrepostos:

Hibridação do Carbono:

Sabendo que o número atômico do Carbono é 6, vejamos sua distribuição nos orbitais:

Podemos observar que o carbono tem dois elétrons desemparelhados, mas sabemos que geralmente o carbono realiza 4 ligações, e ele faz isso por meio da hibridação. Vamos observar como ficaria o composto do carbono tetravalente mais comum: CH4, conhecido também como Metano.

Com os 4 elétrons desemparelhados podemos realizar 4 ligações com os hidrogênios.


Vejamos a ligação dos seus orbitais:

Ligações múltiplas:

Observamos até agora apenas ligações simples, mas e se houver ligações duplas, ou triplas, como vamos fazer a hibridação e compartilhar os elétrons corretamente nos orbitais.
Vamos fazer isso para o composto C2H4, lembrando que o Carbono tem apenas 2 elétrons desemparelhados, mas nesse caso ele precisa realizar 4 ligações.
Porém, nesse caso há uma ligação dupla entre carbonos que deve ser considerada, observe a fórmula estrutural do Eteno.

A hibridação terá de ser diferente da hibridação sp³, pois quando há compartilhamento de MAIS DE UM par de elétrons entre dois núcleos, é impossível que dois pares ocupem o mesmo eixo internuclear. Dessa forma, torna-se necessário que um desses pares eletrônicos seja compartilhado pela superposição lateral p.
O carbono, misturando um orbital s e dois dos três orbitais p, terá uma hibridação sp² e um orbital p puro para a superposição lateral necessária.


OBS: Quando a ligação está no eixo internuclear, temos a ligação SIGMA, porém, quando ela é feita na superposição lateral, teremos uma ligação chamada PI.

Observe a hibridação do carbono nesse caso:

Esse compartilhamento realizado pela superposição lateral de orbitais p puros é chamado de ligação PI.





Nota: Bem, espero ter ajudado vocês!!
Continuem estudando...

Qualquer dúvida, sugestão, pedido, basta colocar nos comentários pois estamos à disposição.


Fonte:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hibridiza%C3%A7%C3%A3o