Teoría del enlace de valencia y orbitales híbridos

La teoría del enlace de valencia propone que un enlace químico resulta a través de una superposición de orbitales atómicos parcialmente llenos, incluidos aquellos que no son el orbital s esférico.

Cuando se forma un solo enlace entre dos orbitales no esféricos, los dos orbitales tendrán una superposición cabeza a cabeza.

El tipo de enlace covalente formado por la superposición cabeza a cabeza de orbitales atómicos se denomina enlace sigma.

Los orbitales s y p que se superponen para formar enlaces covalentes no pueden producir las diversas formas moleculares en el modelo VSEPR. La teoría del enlace de valencia ayuda a explicar esta geometría molecular a través de la hibridación, o mezcla, de orbitales atómicos.

Algunos orbitales atómicos involucrados en el enlace se recombinan para formar nuevos orbitales cuyas formas son un híbrido de los originales. El número inicial de orbitales atómicos y el número de orbitales híbridos generados es siempre el mismo.

Los orbitales híbridos tienen una forma diferente a la de sus orbitales atómicos constituyentes, con un lóbulo que es significativamente más grande que el otro. Por lo tanto, la densidad de probabilidad de electrones está altamente concentrada en un lóbulo direccional, lo que conduce a una superposición más efectiva con los orbitales de otros átomos. Para mayor claridad, estos orbitales a menudo se muestran sin los lóbulos menores.

Por ejemplo, en el estado excitado del carbono, los orbitales s y tres p que contienen los cuatro electrones desapareados se someten a hibridación, produciendo cuatro orbitales híbridos s-p-tres equivalentes que ocupan los vértices de un tetraedro regular.

La mezcla de un orbital s y dos orbitales p en el estado excitado del carbono genera tres orbitales híbridos s-p-dos equivalentes con geometría plana trigonal.

De manera similar, la hibridación de un orbital s y un orbital p puede crear dos orbitales sp orientados a 180 grados entre sí.

El concepto de hibridación también proporciona una explicación para la formación de múltiples enlaces. La superposición lateral de dos orbitales p da lugar a un enlace pi.

Sin embargo, un enlace pi solo se puede formar en enlaces dobles y triples cuando ya existe un enlace sigma entre dos átomos. Debido a que el enlace pi existe en lados opuestos del eje internuclear, los enlaces pi no pueden rotar alrededor de este eje.