(TEMA 10) 16. Teniendo en cuenta la teoría de la repulsión de los pares electrónicos externos y que en las moléculas que forman dobles enlaces lo normal es que uno de ellos sea σ y el otro π, ¿qué tipo de hibridación se daría en los orbitales de los átomos de O para formar la molécula de O2?
(A). sp.
(B). sp2
(C). sp3
(D) sp3d.
Solución: B. Es sabido que en la molécula de O2 los oxígenos se unen por doble enlace (O=O), pudiendo representarse su estructura de Lewis así: :Ö::Ö: . Podría pensarse que, dado que la hibridación sp va asociada normalmente a una disposición geométrica lineal de los átomos de una molécula, y dado que el O2 es lineal, sus átomos tendrían una hibridación sp. Pero hay que tener en cuenta que toda molécula diatómica tiene que ser lineal independientemente del tipo de hibridación. De hecho, en el O2 lo razonable es que la hibridación sea sp2, no sp, según se explica a continuación.
La configuración electrónica del oxígeno (número atómico 8) es 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1. Un átomo de O presenta, pues, dos electrones desapareados, los cuales podría usar para formar sendos enlaces con otro átomo de O. Pero como estos electrones se hallan en orbitales p, que son mutuamente perpendiculares, esos enlaces serían ambos del tipo π, lo cual no es lo normal cuando hay dobles enlaces, sino que uno sea s y el otro π. Además, la mutua perpendicularidad de los tres orbitales p supondría que, en cada átomo, los electrones colocados en los tres orbitales quedarían unos de otros a una distancia angular de 90 grados.
Si los orbitales usados por el O para formar enlaces fuesen híbridos sp, tendríamos que pensar en esta configuración electrónica para el O: 1s2 (2sp)1 (2sp)1 2py2 2pz2. Los orbitales sp quedarían en el eje X y los p en los ejes Y y Z. De nuevo tendríamos una separación angular entre electrones de 90º. Además, solo se podría formar un enlace, pues un orbital híbrido sp de uno de los O apuntaría hacia el otro O, pero el otro orbital apuntaría en sentido contrario, quedando el electrón contenido en él desapareado.
Si la hibridación fuese sp2, la configuración electrónica de cada átomo de O sería: 1s2 (2sp2)2 (2sp2)2 (2sp2)1 2pz1. Eso supondría que quedarían en un plano, formando un triángulo, los tres orbitales híbridos sp2. Uno de esos orbitales apuntaría al correspondiente del otro átomo de O, dando lugar entre ambos a un enlace s. En cuanto al orbital 2pz, quedaría perpendicular al triángulo y formaría un enlace π con el orbital análogo del otro O. Las distancias de separación de los lóbulos de estos orbitales serían ahora las correspondientes a una bipirámide trigonal, que permite menos repulsiones en comparación con las configuraciones espaciales anteriores, ya que las distancias angulares en la bipirámide son 90º, 120º y 180º.
Podríamos pensar, finalmente, en una hibridación sp3. En ese caso, la configuración del O sería 1s2 (2sp3)2 (2sp3)2 (2sp3)1 (2sp3)1. Los cuatro orbitales estarían dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Las separaciones angulares serían de solo 109º (aproximadamente) y, peor aún, la orientación de los orbitales no favorecería su solapamiento con los orbitales del otro átomo para formar dos enlaces. Sí podría darse solapamiento frontal si se hiciera apuntar un orbital híbrido de uno de los O hacia un orbital híbrido del otro O, pero en ese caso se formaría un enlace simple.
(TEMA 10) 17. Normalmente, los orbitales híbridos sp3d2 se dirigen hacia los vértices de…
(A). un octaedro.
(B). un hexágono.
(C). un hexaedro.
(D). una bipirámide trigonal.
Solución: A. Como se trata de híbridos sp3d2, han sido formados por la hibridación de 6 orbitales (un s, tres p y dos d), lo que supone también que se forman 6 orbitales híbridos de este tipo. Estos deben disponerse de forma que estén lo más separados que sea posible en el espacio. Para ello, necesitamos una figura geométrica de seis vértices. Podría ser un hexágono o un octaedro. El hexágono es muy improbable porque la distancia angular entre los orbitales sería muy pequeña (60 grados) y, por tanto, las repulsiones muy fuertes. En el octaedro (bipirámide de base cuadrada) estas distancias son de 90º y 180º. En cuanto a los otros dos poliedros que aparecen en las respuestas, el hexaedro (o cubo) tiene más vértices de los necesarios (8) y a la bipirámide trigonal le falta uno (5).
