Page 471 - Quimica - Undécima Edición

10.4 Hibridación de orbitales atómicos 441

Hibridación de orbitales s, p y d
Hemos visto que la hibridación explica claramente los enlaces que implican orbitales s y
p. Sin embargo, 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 p. Para
comprender la formación de moléculas con geometría bipiramidal trigonal y octaédrica,
por ejemplo, debemos incluir los orbitales d en el concepto de “hibridación”.
Considere la molécula de SF 6 como ejemplo. En la sección 10.1 vimos que esta mo-
lécula tiene una geometría octaédrica, que es también la distribución de los seis pares de
electrones. En la tabla 10.4 se muestra que el átomo de S, en el SF 6 , tiene una hibridación
3 2
4
2
sp d . La confi guración electrónica del S en el estado fundamental es [Ne]3s 3p . Al en-
focarnos sólo en los electrones de valencia, tenemos el diagrama orbital siguiente:
hg hg h h
3s 3p 3d
Debido a que la energía del subnivel 3d es muy cercana a la energía de los subniveles 3s
y 3p, podemos promover electrones de 3s y de 3p a dos de los orbitales 3d:

SF 6
h h h h h h
3s 3p 3d
Al mezclar el orbital 3s, tres orbitales 3p y dos orbitales 3d, se generan seis orbitales sp d se pronuncia “sp tres d dos”.
3 2
3 2
híbridos sp d :
h h h h h h
3 2
orbitales sp d orbitales vacíos 3d
Los seis enlaces S—F se forman a partir del traslapo de los orbitales híbridos del átomo
de S con los orbitales 2p de los átomos de F. Debido a que hay 12 electrones alrededor del
átomo de S, se viola la regla del octeto. La utilización de los orbitales d, además
de los orbitales s y p para formar un octeto expandido (vea la sección 9.9) es un ejem-
plo de expansión de la capa de valencia . Los elementos del segundo periodo, a diferencia
de los del tercer periodo, no tienen niveles de energía 2d, por lo que nunca pueden ex-
pandir su capa de valencia. (Recuerde que cuando n 5 2, l 5 0 y 1, por lo que sólo se
tienen orbitales 2s y 2p.) Como consecuencia, los elementos del segundo periodo nunca
podrán estar rodeados por más de ocho electrones en ninguno de sus compuestos.
En el ejemplo 10.4 se muestra la expansión de la capa de valencia de un elemento
del tercer periodo.

Ejemplo 10.4

Describa el estado de hibridación del fósforo en el pentabromuro de fósforo (PBr 5 ).
Estrategia Se sigue el mismo procedimiento mostrado en el ejemplo 10.3.
3
2
Solución La confi guración electrónica para el estado fundamental del P es [Ne]3s 3p . Por
lo tanto, el átomo de P tiene cinco electrones de valencia. La estructura de Lewis del PBr 5 es
Q
O
SBr SBrS
O
A OBrS
Q H
SBr O E P Q
Q
A
SBrS
Q
Hay cinco pares de electrones alrededor del P, por lo tanto, la distribución de los pares de
3
electrones es bipiramidal trigonal. Podemos concluir que el P utiliza orbitales híbridos sp d
(continúa)
PBr 5