Nell’articolo di oggi parliamo di ibridizzazione o ibridazione. Si tratta di un argomento di chimica incluso nel programma delle scuole superiori e in quello dei test di medicina e odontoiatria, veterinaria e professioni sanitarie.
Leggi l’articolo per capire cosa sono l’ibridizzazione e gli orbitali ibridi, i tipi di ibridizzazione e come avviene. In più, guarda il video sull’ibridizzazione con esempi, in cui il nostro tutor di chimica spiega in modo semplice la teoria con numerosi esempi.
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Ibridizzazione
L’ibridizzazione è anche chiamata ibridazione. In questo articolo useremo entrambi i termini senza alcuna differenza.
Qual è il significato di ibridazione? L’ibridizzazione è una procedura matematica che coinvolge gli orbitali atomici di valenza dell’atomo, s, p e d.
Questo fenomeno consiste nella combinazione lineare di orbitali atomici di tipo diverso da cui si ottengono degli orbitali ibridi. Più esattamente avremo:
- tanti orbitali ibridi quanti sono quelli atomici combinati;
- orbitali equivalenti ed isoenergetici, ossia aventi la stessa energia;
- orbitali con nubi elettroniche orientate in determinate direzioni ben definite;
- orbitali disposti nello spazio alla massima distanza fra loro.
Cosa sono gli orbitali ibridi
Gli orbitali ibridi sono il risultato della combinazione lineare di orbitali atomici. Pertanto, il tipo e il numero di orbitali ibridi ottenuti dipendono da come mescoliamo gli orbitali atomici.
Come detto sopra, il numero di orbitali ibridi ottenuti è pari a quello degli orbitali atomici combinati.
Per indicare gli orbitali ibridi usiamo il numero dei vari orbitali combinati.
Legami sigma e pi greco
L’atomo usa gli orbitali ibridi per formare nuovi legami con altri atomi. L’atomo preferisce usare gli orbitali ibridi nella formazione di questi legami perché i legami sono più forti e quindi il composto risulta essere più stabile.
In merito ai legami, possono essere legami sigma e legami pi greco:
- il legame sigma, indicato con σ, si forma tra atomi che hanno in comune una sola coppia di elettroni, frontali tra loro, con i due orbitali che si allungano lungo l’asse che li congiunge;
- il legame pi greco, π, si forma tra atomi affiancati con doppi e tripli legami.
Il legame pi greco è meno forte rispetto a quello sigma. Infatti, gli orbitali ibridi presentano in prevalenza legami sigma.
Quali sono i tipi di ibridizzazione
Dalla combinazione degli orbitali s, p e d otteniamo diversi tipi di ibridazione:
- ibridizzazione sp, 2 legami σ con angolo di 180° che generano una molecola lineare
- ibridizzazione sp2, 3 legami σ con angolo di 120° che generano una molecola planare
- ibridizzazione sp2, 2 legami σ e 1 doppietto elettronico spaiato
- ibridizzazione sp3, 4 legami σ a 109,5° a formare un tetraedro
- ibridizzazione sp3, 3 legami σ e 1 doppietto elettronico spaiato
- ibridizzazione sp3, 2 legami σ e 2 doppietti elettronici spaiati
- ibridizzazione sp3d, 5 legami σ
- ibridizzazione sp3d2, 6 legami σ che generano un ottaedro
Leggi anche l’articolo sull’ibridazione del carbonio.
Ibridazione sp
L’ibridizzazione sp è il risultato della combinazione di un orbitale s e p. Il risultato è una struttura lineare con due orbitali ibridi disposti specularmente nello spazio con un angolo di 180°.
Esempi di orbitali sp sono quelli che si verificano con le molecole di anidride carbonica CO2, acetilene C2H2 e azoto N2.
Ibridazione sp2
Cosa vuol dire ibridazione sp2? Vuole dire che dati 1 orbitale s e 2 orbitali p, otteniamo 3 orbitali ibridi che si posizionano nello spazio dando forma a un triangolo equilatero con angoli di 120°.
Esempi di ibridizzazione sp2 li abbiamo nell’etene C2H4 e nel benzene C6H6.
Ibridazione sp3
L’ibridizzazione sp3 è il risultato della combinazione di 1 orbitale s e 3 p. Da questo processo otteniamo 4 orbitali ibridi che creano una molecola tridimensionale di forma piramidale a base triangolare con angoli di circa 109,5°.
Esempi di orbitali sp3 si verificano nelle molecole di metano CH4, acqua H2O e ammoniaca NH3.
Come si fa a stabilire l’ibridazione
Perché avviene l’ibridazione? In geometria molecolare, questo processo è usato per capire meglio il comportamento della molecola e le sue proprietà. Infatti, come visto sopra, l’ibridizzazione permette di prevedere la forma delle molecole molto meglio rispetto alla teoria della valenza che invece non ne spiega la forma.
Approfondisci la geometria molecolare, leggi l’articolo con esempi e immagini.
Per stabilire il tipo di ibridazione è necessario:
- prendere la formula di struttura della molecola;
- contare i legami σ e i doppietti solitari;
- individuare gli elettroni necessari per formare il numero di legami contati in precedenza;
- stabilire quali e quanti sono gli orbitali ibridi, senza dimenticare gli eventuali doppietti elettronici spaiati, in base ai tipi di combinazioni possibili elencate sopra (sp, sp2, sp3, etc.)
Per capire meglio il processo di ibridizzazione, guarda la videolezione con la teoria e gli esercizi sull’ibridazione del nostro tutor di chimica.
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Video nel testo di Orlando Cialli, docente e tutor WAU!
Immagini nel testo di Luca Nuvoli, docente e coordinatore WAU!
Immagine in evidenza di MasterTux da Pixabay
