ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

ORBITALES  HIBRIDOS   sp³

Para terminar el tema de orbitales híbridos s y p, se tratará de los sp³. Las funciones de onda que se combinarán en principio para formar cuatro orbitales híbridos  sp³   son la 2s, 2px , 2py  y 2pz   en las siguientes combinaciones lineales:

 ;   ;                    y                                                  

 

                                                (1)

Ahora bien, la función de onda 2s  como se ha visto tiene por ecuación general:

                                                  (2)

 

mientras que  la 2px :   ;  la 2py :

 

y la 2pz : 

(3)

Sustituyendo 2, y  3  en 1, se obtendrán las funciones de onda de los orbitales híbridos a representar

Como en el tema anterior, se tomará  para el C,  Z’=3,15. Para el N, Z’=3,8. Para el O, Z’=4,45 y para el F, Z’=5,1

Como se trata de comparar orbitales híbridos  siempre se representará para cada átomo, la función R₁ de sus orbitales híbridos sp³

La representación aplicando el programa matemático de gráficas superficiales, tomando el eje z  como x  tal como en temas anteriores, viene dada por  las figuras 1 a 8

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Como se observa especiamente en los dibujos de curvas de nivel, el avance del extremo del lóbulo enlazante varía desde el  carbono que llega hasta los 3,8 bohr, hasta el flúor  que alcanza los 2,5 bohr. El lóbulo no enlazante varía también desde -3 bohr hasta -1,7 bohr.

Las densidades de probabilidad que se obtienen elevando al cuadrado las funciones de onda, tienen un aspecto algo diferente, aunque varían desde el carbono al flúor de la misma manera como se puede observar en  las gráficas de las figuras 9 y 10.

Fig.9

Fig.10

Si ahora se trabaja con las funciones de onda 3s, 3px y 3py, a fin de formar los orbitales híbridos de elementos del mismo grupo  pero del periodo siguiente, se deberá considerar la variación de la carga nuclear efectiva, que para el Si es 4,28, para el P, 4,886,  para el S,  5,48 y para el Cl,   6,116.  

Se presentan las curvas de nivel del primero y último para observar su variación; corresponden a las figuras 11 y 12. En estos orbitales los dos lóbulos están mucho menos diferenciados que en los anteriores.

Fig.11

Fig.12

Ahora se va a establecer la comparación total entre los diferentes orbitales híbridos sp^X, y su variación, haciendo un resumen de los tres trabajos presentados, tomando como referencia los híbridos en el C

 

Fig.13

 

Fig.14

Fig.15

Se aprecia perfectamente en las figuras 13,14 y 15 que tanto el lóbulo no enlazante como el enlazante van aumentanto en superficie, especialmente el negativo, por ello la forma externa se va modificando. Los dos lóbulos están mucho mas diferenciados en el sp, que en el sp³.