Teoria da ligação de valência e orbitais hibridizados

A teoria da ligação de valência propõe que uma ligação química resulta de uma sobreposição de orbitais atômicos parcialmente preenchidos, incluindo aqueles diferentes do orbital s esférico.

Quando uma ligação simples se forma entre dois orbitais não esféricos, os dois orbitais terão sobreposição frente a frente.

O tipo de ligação covalente formada pela sobreposição cabeça a cabeça de orbitais atômicos é chamado de ligação sigma.

Os orbitais s e p que se sobrepõem para formar ligações covalentes não podem produzir as várias formas moleculares no modelo VSEPR. A teoria da ligação de valência ajuda a explicar essa geometria molecular por meio da hibridização, ou mistura, de orbitais atômicos.

Alguns orbitais atômicos envolvidos na ligação se recombinam para formar novos orbitais cujas formas são um híbrido dos originais. O número inicial de orbitais atômicos e o número de orbitais híbridos gerados são sempre os mesmos.

Os orbitais híbridos têm uma forma diferente de seus orbitais atômicos constituintes, com um lóbulo significativamente maior que o outro. Assim, a densidade de probabilidade de elétrons é altamente concentrada em um lobo direcional, o que leva a uma sobreposição mais efetiva com os orbitais de outros átomos. Para maior clareza, esses orbitais são frequentemente mostrados sem os lobos menores.

Por exemplo, no estado excitado do carbono, os orbitais s e três p que contêm os quatro elétrons desemparelhados sofrem hibridização, produzindo quatro orbitais s-p-três híbridos equivalentes que ocupam os vértices de um tetraedro regular.

A mistura de um orbital s e dois orbitais p no estado excitado do carbono gera três orbitais híbridos s-p-dois equivalentes com geometria trigonal planar.

Da mesma forma, a hibridização de um orbital s e um p pode criar dois orbitais sp orientados a 180 graus um do outro.

O conceito de hibridização também fornece uma explicação para a formação de ligações múltiplas. A sobreposição lateral de dois orbitais p dá origem a uma ligação pi.

No entanto, uma ligação pi só pode ser formada em ligações duplas e triplas quando já existe uma ligação sigma entre dois átomos. Como a ligação pi existe em lados opostos do eixo internuclear, as ligações pi são incapazes de girar em torno desse eixo.