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10.7:

Hibridização de Orbitais Atômicos II

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Chemistry
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Hybridization of Atomic Orbitals II

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A bipirâmide trigonal, octaédrica, e outras formas moleculares podem ser explicada ao assumir a participação de orbitais 3d no processo de hibridação. A molécula de pentacloreto de fósforo tem uma forma bipiramidal trigonal, e contém 5 valências de elétrons. O fósforo utiliza os orbitais 3s, os três orbitais 3p, e uma das orbitais 3d para formar cinco orbitais híbridos sp3d que estão envolvidos no fósforo ligações de cloro.O hexafluoreto de enxofre tem uma estrutura octaédrica e contém 6 elétrons de valência. As orbitais 3s, as três orbitais 3p, e duas das orbitais 3d sobre enxofre formam seis orbitais híbridos equivalentes de sp3d2. Estas seis orbitais sp3d2 formam uma estrutura octaédrica em torno do enxofre e participar na formação da ligação enxofre fluorina.O conceito de hibridação também fornece uma explicação para a formação de múltiplas ligações. A sobreposição lado a lado de duas orbitais p dá origem a uma ligação pi. No entanto, um ligação-pi só pode ser formada em ligações duplas e triplas quando uma obrigação sigma já existe entre dois átomos.Porque a ligação pi existe em lados opostos do eixo internuclear, ligações pi são incapazes de rodar em torno deste eixo. Na molécula de eteno, ambos os carbonos exibir a hibridação sp2. A mistura de um s orbital e dois p orbitais de um átomo de carbono produzem três orbitais híbridos sp2 idênticos, e um p orbital permanece des-hibridizado.A ligação carbono-carbono sigma é formada pela sobreposição de dois orbitais híbridos sp2, um em cada átomo de carbono. As duas ligações sigma carbono-hidrogênio em cada carbono são formadas pela sobreposição de dois orbitais híbridos sp2 com os orbitais 1s sobre o átomo de hidrogênio. Assim, formam-se ligações cinco sigma na molécula de etileno.As orbitais não-hibridizadas de 2p sobre os carbonos sobrepõe-se lateralmente umas as outras para produzir uma ligação pi. Os seis átomos encontram-se todos no mesmo plano, e, portanto, as orbitais 2p podem sobrepor-se eficazmente. Assim, a dupla ligação em eteno consiste em de uma sigma e uma ligação pi.As ligações triplas e a geometria linear do etino podem ser explicadas utilizando a hibridação sp. As orbitais 2s e 2p de ambos os átomos de carbono sofrer hibridização para produzir dois sp orbitais cada um, e duas orbitais p permanecem não-hibridizadas. Um dos sp-orbital forma uma ligação sigma com o outro átomo de carbono, enquanto o restante sp orbital forma uma ligação sigma com um átomo de hidrogênio.As duas orbitais não-hibridizadas de 2p são perpendiculares e intersectam-se no eixo principal das orbitais híbridas sp. Estas orbitais de 2p sobrepõem-se lateralmente com as orbitais de 2p do outro carbono átomo, resultando na formação de duas ligações pi. Portanto, a tripla ligação em etino consiste em uma ligação sigma e duas ligações pi entre os dois átomos de carbono.

10.7:

Hibridização de Orbitais Atômicos II

Hibridização sp3d e sp3d 2

Para descrever as cinco orbitais de ligação em um arranjo trigonal bipiramidal, devemos usar cinco das orbitais atómicas da camada de valência (a orbital s, as três orbitais p e uma das orbitais d), o que dá cinco orbitais híbridas sp3d. Com um arranjo octaédrico de seis orbitais híbridas, devemos usar seis orbitais atómicas de camada de valência (a orbital s, as três orbitais p, e duas das orbitais d na sua camada de valência), o que dá seis orbitais híbridas sp3d 2. Estas hibridizações só são possíveis para átomos que têm orbitais d nas suas subcamadas de valência (ou seja, não aqueles no primeiro ou segundo período).

Em uma molécula de pentacloreto de fósforo, PCl5, existem cinco ligações P–Cl (portanto cinco pares de eletrões de valência em torno do átomo de fósforo) direcionadas para os cantos de uma pirâmide trigonal. Utilizamos a orbital 3s, as três orbitais 3p e uma das orbitais 3d para formar o conjunto de cinco orbitais híbridas sp3d que estão envolvidas nas ligações P–Cl. Outros átomos que exibem hibridização sp3d incluem o átomo de enxofre em SF4 e os átomos de cloro em ClF3 e em ClF4+

O átomo de enxofre em hexafluoreto de enxofre, SF6, apresenta hibridização sp3d 2. Uma molécula de hexafluoreto de enxofre tem seis pares de eletrões que ligam seis átomos de flúor a um único átomo de enxofre. Não existem pares solitários de eletrões no átomo central. Para ligar seis átomos de flúor, a orbital 3s, as três orbitais 3p e duas das orbitais 3d formam seis orbitais híbridas sp3d 2 equivalentes, cada uma direcionada para um canto diferente de um octaedro. Outros átomos que exibem hibridização sp3d 2 incluem o átomo de fósforo em PCl6, o átomo de iodo nos interhalogénios IF6+, IF5, ICl4, IF4, e o átomo de xénon em XeF4.

Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 8.2: Hybrid Atomic Orbitals.