Ibridazione degli orbitali atomici II

Le forme trigonali bipiramidali, ottaedriche e altre forme molecolari possono essere spiegate assumendo la partecipazione di orbitali 3d nel processo di ibridazione. La molecola di pentacloruro di fosforo ha una forma bipiramidale trigonale e contiene 5 elettroni di valenza. Il fosforo utilizza l'orbitale 3s, i tre orbitali 3p e uno degli orbitali 3d per formare cinque orbitali ibridi sp3d coinvolti nei legami fosforo-cloro.

L'esafluoruro di zolfo ha una struttura ottaedrica e contiene 6 elettroni di valenza. L'orbitale 3s, i tre orbitali 3p e due degli orbitali 3d sullo zolfo formano sei orbitali ibridi sp3d2 equivalenti. Questi sei orbitali sp3d2 formano una struttura ottaedrica attorno allo zolfo e partecipano alla formazione di legami zolfo-fluoro.

Il concetto di ibridazione fornisce anche una spiegazione alla formazione di più legami. La sovrapposizione laterale di due orbitali p dà origine ad un legame pi. Tuttavia, un legame pi può essere formato solo da doppi e tripli legami quando esiste già un legame sigma fra due atomi.

Poiché il legame pi è presente sui lati opposti dell'asse internucleare, i legami pi non sono in grado di ruotare attorno a questo asse. Nella molecola di etene, entrambi gli atomi di carbonio, mostrano l'ibridazione sp2. La miscela di un orbitale s e due orbitali p di un atomo di carbonio produce tre orbitali ibridi sp2 identici e un orbitale p rimane non ibridato.

Il legame sigma carbonio-carbonio è formato dalla sovrapposizione di due orbitali ibridi sp2, uno su ciascun atomo di carbonio. I due legami sigma carbonio-idrogeno su ciascun carbonio sono formati dalla sovrapposizione di due orbitali ibridi sp2 con gli orbitali 1s sull'atomo di idrogeno. Pertanto, cinque legami sigma si formano nella molecola di etene.

Gli orbitali 2p non ibridati sugli atomi di carbonio si sovrappongono lateralmente l'uno all'altro per produrre un legame pi. Tutti e sei gli atomi si trovano sullo stesso piano e quindi gli orbitali 2p possono sovrapporsi efficacemente. Pertanto, il doppio legame nell'etene è costituito da un legame sigma e da un legame pi.

I tripli legami e la geometria lineare dell'etino possono essere spiegati usando l'ibridazione sp. Gli orbitali 2s e 2p di entrambi gli atomi di carbonio subiscono l'ibridazione per produrre due orbitali sp ciascuno, e due orbitali p rimangono non ibridati. Uno degli orbitali sp forma un legame sigma con l'altro atomo di carbonio, mentre il restante orbitale sp forma un legame sigma con un atomo di idrogeno.

I due orbitali 2p non ibridati sono perpendicolari e si intersecano sull'asse principale degli orbitali ibridi sp. Questi orbitali 2p si sovrappongono lateralmente con gli orbitali 2p dell'altro atomo di carbonio determinando la formazione di due legami pi. Pertanto, il triplo legame nell'etino consiste in un legame sigma e due legami pi fra i due atomi di carbonio.