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¿Cómo puedo averiguar la hibridación de un átomo concreto en una molécula?

Estoy aprendiendo a aplicar la teoría VSEPR a las estructuras de Lewis y en mi tarea me piden que proporcione la hibridación del átomo central en cada estructura de Lewis que he dibujado.

He dibujado la estructura de Lewis para todos los compuestos requeridos y he calculado los arreglos de las regiones electrónicas, y he calculado la forma de cada molécula. Me piden que calcule la hibridación del átomo central de varias moléculas.

He encontrado un ejemplo de pregunta con todas las respuestas rellenadas: $\ce{NH3}$

Es $sp^3$ hibridado.

¿De dónde viene esto? Entiendo cómo calcular los orbitales estándar de un átomo, pero estoy perdido con la hibridación.

Mi libro de texto utiliza $\ce{CH4}$ como ejemplo. El carbono tiene $2s^22p^2$ pero en esta molécula, tiene cuatro $sp^3$ . Entiendo el propósito de cuatro (hay cuatro hidrógenos), pero ¿dónde está el "3" en $sp^3$ ¿de dónde viene?

¿Cómo podría averiguar algo más complicado como $\ce{H2CO}$ ?

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lubos hasko Puntos 13669

Si puede asignar la geometría total de los electrones (geometría de todos los dominios de electrones, no sólo de los dominios de enlace) en el átomo central utilizando VSEPR, entonces siempre podrá asignar automáticamente la hibridación. La hibridación se inventó para que las teorías de enlace de la mecánica cuántica funcionaran mejor con las geometrías empíricas conocidas. Si se conoce una, siempre se conoce la otra.

  • Lineal - $\ce{sp}$ - la hibridación de una $\ce{s}$ y una $\ce{p}$ producen dos orbitales híbridos orientados $180^\circ$ aparte.
  • Trigonal planar - $\ce{sp^2}$ - la hibridación de una $\ce{s}$ y dos $\ce{p}$ producen tres orbitales híbridos orientados $120^\circ$ entre sí, todos en el mismo plano.
  • Tetraédrica - $\ce{sp^3}$ - la hibridación de una $\ce{s}$ y tres $\ce{p}$ producen cuatro orbitales híbridos orientados hacia los puntos de un tetraedro regular, $109.5^\circ$ aparte.
  • Bipiramidal trigonal - $\ce{dsp^3}$ o $\ce{sp^3d}$ - la hibridación de una $\ce{s}$ , tres $\ce{p}$ y una $\ce{d}$ producen cinco orbitales híbridos orientados en esta extraña forma: tres orbitales híbridos ecuatoriales orientados $120^\circ$ entre sí todos en el mismo plano y dos orbitales axiales orientados $180^\circ$ separados, ortogonales a los orbitales ecuatoriales.
  • Octaédrica - $\ce{d^2sp^3}$ o $\ce{sp^3d^2}$ - la hibridación de una $\ce{s}$ , tres $\ce{p}$ y dos $\ce{d}$ producen seis orbitales híbridos orientados hacia los puntos de un octaedro regular $90^\circ$ aparte.

Supongo que no has aprendido ninguna de las geometrías por encima del número estérico 6 (ya que son raras), pero cada una corresponde a una hibridación específica también.

$\ce{NH3}$

Para $\ce{NH3}$ ¿en qué categoría encaja arriba? Recuerda contar el par solitario como un dominio de electrones para determinar la geometría total de los electrones. Como la pregunta de ejemplo dice $\ce{NH3}$ es $\ce{sp^3}$ entonces $\ce{NH3}$ debe ser tetraédrica. Asegúrate de que puedes averiguar cómo $\ce{NH3}$ tiene una geometría electrónica tetraédrica.

Para $\ce{H2CO}$

  1. Comienza dibujando la estructura de Lewis. El átomo menos electronegativo que no sea un hidrógeno va en el centro (a no ser que te hayan dado la ordenación estructural).
  2. Determine el número de dominios de electrones en el átomo central.
  3. Determinar la geometría de los electrones mediante VSEPR. Correlacionar la geometría con la hibridación.
  4. Practica hasta que puedas hacerlo rápidamente.

23voto

codehead Puntos 501

La hibridación viene dada por la siguiente fórmula: $$H= \frac{1}{2} (V + X - C + A)$$ Dónde:

  • $V$ = número de electrones de valencia en el átomo central

  • $X$ = número de átomos monovalentes alrededor del átomo central

  • $C$ = carga positiva en el catión

  • $A$ = carga negativa en el anión

$$H=4 \to \ce{sp^3},\;2\to \ce{sp,\;3}\to \ce{sp^2}...$$

Por ejemplo: en $\ce{NH3}$ la hibridación de $\ce{N}$ es el átomo: $$H= \frac{1}{2}(5+3-0+0)=4 \to \ce{sp^3}$$

21voto

BCS Puntos 18500

Puedes encontrar la hibridación de un átomo encontrando su número estérico:

El número estérico \= el número de átomos enlazados al átomo + el número de pares solitarios que tiene el átomo.

Si el número estérico es 4, el átomo es $\mathrm{sp^3}$ hibridado.

Si el número estérico es 3, el átomo es $\mathrm{sp^2}$ hibridado.

Si el número estérico es 2, el átomo es $\mathrm{sp}$ hibridado.

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