10.4
HIBRIDAC ION DE ORBITALES ATOM ICOS
Hibridación de orbitales s, p y d Se ha visto que la hibridación explica claramente los enlaces que involucran orbitales s y Sin emba rg o, para los elementos del tercer periodo en adelante no siempre es posible explicar la geometría molecular suponiendo sólo la hibridación de los orbitales s y {J. Para comprender la formación de moléculas con geometría bipiramidal trigonal y octaéd ri ca, por eje mplo, se deben incluir los orbitales d en el concepto de hibridación. onsidere la molécula de SF 6 como ejemplo. En la sección 10. j se vio que esta mo lécula tiene una geometría octaédrica, que es también la distribuc ión de lo s sei s pares de electrones. En la tabla lOA se muestra que el átomo de S, en el SF6 , tiene una hibridación .\p l d 2 . La configuración elec trónica del S en el estado fundamental es [Ne]3s23p-l:
{J.
3p
3s
3d
Debido a que la energía del subnivel 3d es muy cercana a la energía de los subniveles 3s y 3p, es posible promo ver elec trones de 3s y de 3p a dos de Jos orbita les 3d: SF,
35
3p
3d
Al mezclar el orbital 3s, tres orbitales 3p y dos orbitales 3d, se generan se is orbitales híbridos sp l d 2 :
I TIrIj I Ij I orhilales sp-' d'
orbitales 3d vacíos
Los sei s enlaces S- F . e forman por e l traslape de los orbitales híbridos del átomo de S con los orb itales 2p de los átomos de F Debido a que hay 12 electrones a lrededor del átomo de S, se vio la la regla del octero. La utilización de los orbitales d, además de los orbitales s y {J para formar un octeto expandido (véase la secció n 9.9) es un ejemplo de expansión de la ca[Ja de valen cia. Los ele me ntos del seg und o periodo , a diferencia de los elementos del tercer periodo, no tienen subJ1lveles 2d, por lo que nunca pu eden expandir su capa de val e ncia. (Recuerde q ue cuando n = 2, I = O Y l , por lo que sólo se tienen orbitales 25 y 2p.) Como consecue ncia, los elementos del seg undo periodo nun ca podrán estar rodeados por más de ocho e lectrones en ninguno de sus compuestos. En el ejemplo lOA se mueSlra la expansión de la capa de valencia de un elemento del te rce r period o.
Ejemplo 10.4 Describa el estado de hibridación del fósforo en el pentabromuro de fósforo (PBr 5)'
Razonamiento y solución
Se sigue el procedimiento de la página 391 para predecir
el estado de 'hibridación del átomo central. La estructura de Lewis del PBr s es
En la tabla 10.1 se muestra que la distribución de cinco pares de e'l ectrones es bipiramidal trigonal. Consultando la tabla 10.4 se encuentra que ésta es la forma de cinco orbitales
>p'd',e I Homo ."p , ... , d do,"
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