Hibridación de orbitales atómicos. Hibridación tipo sp2

En esta ocasión quiero dar continuidad al tema de la hibridación de orbitales atómicos, como en la vez anterior les comenté, existen moléculas en las cuales se presenta el problema de explicar cómo se pueden formar enlaces idénticos partiendo de orbitales atómicos diferentes, la explicación también viene dada por el proceso de hibridación, es decir, por la recombinación de orbitales puros en nuevos orbitales híbridos, que son idénticos energéticamente, diferenciándose solo por su orientación espacial. En la publicación anterior comentamos las características de la hibridación sp³, pero no es el único tipo, así que abarquemos los otros tipos de orbitales híbridos, siguiendo con el sp².

Cuando en un átomo se combinan un orbital s con dos orbitales p, manteniéndose inalterado uno de los orbitales p (recuerden que son tres), se genera lo que se denomina orbitales híbridos sp². Tomemos como ejemplo la molécula de borano (BH₃); al tener el boro como número atómico Z=5, su configuración electrónica es:

Como ya hemos planteado antes, al tener un solo electrón desapareado en los orbitales p se esperaría que solo pudiese formar un solo enlace; sin embargo, ya que los orbitales 2s y 2p tienen un niveles energéticos similares, no resulta difícil que un electrón de los situados en 2s pase a ocupar uno de los orbitales 2p vacios, incluso para evitar la repulsión provocada por estar dos electrones en el mismo orbital, y de este modo se produce la homogenización de un orbital s con dos orbitales p, produciendo tres orbitales híbridos sp², y quedando un orbital p vacio.

Este es capaz de formar un doble enlace, mientras que los orbitales híbridos permiten la formación de tres enlaces sencillos. Vemos otro compuesto del carbono, la molécula del etileno (C₂H₄), cuya estructura de Lewis se representa de la siguiente forma:

El átomo con esta configuración se visualizaría como un plano con tres regiones de densidad electrónica alrededor del átomo de carbono, atravesadas de forma perpendicular por el orbital p puro. Los orbitales híbridos sp² forman enlaces σ mientras que el orbital p puro forma un enlace π (un enlace π implica un doble enlace).

En la figura anterior se representa la estructura de la molécula de etileno. Como se puede observar, gracias a este tipo de hibridación todos los átomos de la molécula se pueden situar en el mismo plano, mientras que el orbital p puro se ubica de forma perpendicular a la molécula y paralelos entre sí, lo que permite la formación del enlace π, lo que también le aporta estabilidad a la molécula.

De esta forma la molécula de etileno adquiere una estructura plana con ángulos de enlace de aproximadamente 120º.