ibridazione

ibridazione

In chimica teorica, operazione (detta anche ibridizzazione) consistente nel combinare matematicamente due o più orbitali atomici allo scopo di ottenere nuovi orbitali, anch’essi atomici (detti ibridi), con diverse caratteristiche spaziali, che permettono di descrivere in modo più accurato la formazione e la struttura delle molecole. Considerando, per es., l’atomo di carbonio, la configurazione elettronica dell’atomo isolato (non legato) nel suo stato a più bassa energia è, secondo il principio di Aufbau, 1s²2s²2p², e prevede quindi la presenza (oltre all’orbitale interno 1s riempito con due elettroni) di un orbitale 2s pieno, di due orbitali 2p semipieni (con un solo elettrone) e di un terzo orbitale p vuoto. Nell’approccio della teoria del legame di valenza, che attribuisce la formazione del legame all’accoppiamento di due elettroni spaiati, uno per ognuno dei due atomi che si legano, questa configurazione porterebbe a prevedere per il carbonio la tendenza a comportarsi in modo bivalente, cioè a stabilire due legami covalenti con altri atomi. Inoltre, poiché gli orbitali p sono tra loro ortogonali, la specie CX₂ che si formerebbe con l’atomo X, dovrebbe possedere un angolo di legame di ca. 90°, e l’atomo di carbonio dovrebbe avere una coppia di elettroni di non legame 2s e un orbitale p vuoto. Viceversa, il carbonio nella grande maggioranza dei suoi composti forma 4 legami e gli angoli di legame osservati nei suoi composti non sono quelli prevedibili in base alle distribuzioni di carica dei suddetti orbitali atomici. Questa apparente contraddizione (assente nel più moderno approccio al legame basato sugli orbitali molecolari) può essere sanata ammettendo che l’atomo di carbonio nel formare legami con altri atomi modifichi i suoi orbitali atomici, rimescolando i 4 elettroni di valenza s e p e riorganizzandoli in tutto o in parte in nuovi orbitali (ibridi), le cui funzioni d’onda sono ricavabili matematicamente da combinazioni lineari degli orbitali dell’atomo isolato. Per es., si spiega in questo modo l’esistenza di molecole di forma tetraedrica, piramidale o piegata planare (ibridazione coinvolgente 1 orbitale s e 3 orbitali p, che origina 4 nuovi orbitali, indicati sp³, a simmetria tetraedrica), di forma trigonale planare (da 1 orbitale s e 2 orbitali p, che origina tre nuovi orbitali sp² con simmetria a triangolo equilatero) e di forma lineare (da 1 orbitale s e 1 orbitale p, che origina 2 nuovi orbitali sp colineari). Nello stato ibrido, l’atomo di carbonio possiede 4 elettroni spaiati che occupano parzialmente gli orbitali ibridi e gli orbitali non coinvolti nell’ibridazione, ed è quindi tetravalente. Nel caso, per es., degli idrocarburi, tali ibridazioni descrivono gli atomi di carbonio, rispettivamente, nel metano, (CH₄), nell’etene, (C₂H₄), nell’etino (C₂H₂). Ibridazioni più complesse coinvolgono anche orbitali di tipo d o f e rendono conto dell’esistenza di molecole a geometria trigonale bipiramidale, quadrato-planare, ottaedrica e così via.

→ Composti chimici di coordinazione; Molecole