Teoria del legame di valenza e orbitali ibridi

La teoria del legame di valenza propone che un legame chimico risulti da una sovrapposizione di orbitali atomici parzialmente riempiti, compresi quelli diversi dall'orbitale sferico s.

Quando si forma un singolo legame tra due orbitali non sferici, i due orbitali avranno una sovrapposizione testa a testa.

Il tipo di legame covalente formato dalla sovrapposizione testa a testa degli orbitali atomici è chiamato legame sigma.

Gli orbitali s e p che si sovrappongono per formare legami covalenti non possono produrre le varie forme molecolari nel modello VSEPR. La teoria del legame di valenza aiuta a spiegare questa geometria molecolare attraverso l'ibridazione, o mescolamento, degli orbitali atomici.

Alcuni orbitali atomici coinvolti nel legame si ricombinano per formare nuovi orbitali le cui forme sono un ibrido degli originali. Il numero iniziale di orbitali atomici e il numero di orbitali ibridi generati è sempre lo stesso.

Gli orbitali ibridi hanno una forma diversa dai loro orbitali atomici costituenti, con un lobo che è significativamente più grande dell'altro. Pertanto, la densità di probabilità elettronica è altamente concentrata in un lobo direzionale, il che porta a una sovrapposizione più efficace con gli orbitali di altri atomi. Per chiarezza, questi orbitali sono spesso mostrati senza i lobi minori.

Ad esempio, nello stato eccitato del carbonio, l'uno s e i tre orbitali p che contengono i quattro elettroni spaiati subiscono ibridazione, producendo quattro orbitali ibridi s-p-tre equivalenti che occupano i vertici di un tetraedro regolare.

La miscelazione di un orbitale s e due orbitali p nello stato eccitato del carbonio genera tre orbitali ibridi equivalenti s-p-two con geometria planare trigonale.

Allo stesso modo, l'ibridazione di un orbitale s e uno p può creare due orbitali sp orientati a 180 gradi l'uno rispetto all'altro.

Il concetto di ibridazione fornisce anche una spiegazione per la formazione di legami multipli. La sovrapposizione laterale di due orbitali p dà origine a un legame pi greco.

Tuttavia, un legame pi greco può essere formato solo in doppi e tripli legami quando esiste già un legame sigma tra due atomi. Poiché il legame pi greco esiste sui lati opposti dell'asse internucleare, i legami pi greco non sono in grado di ruotare attorno a questo asse.