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Modelo del enlace de valencia. Hibridación sp3 del nitrógeno en el amoniaco.

Aunque hemos visto como ejemplo de hibridación sp3 la molécula de metano y la de etano, en las cuales los 4 orbitales híbridos formaban enlace químico, no siempre es así. Un orbital híbrido también puede albergar pares libres, como ocurre con la molécula de amoniaco o con la molécula de agua; esto se debe a que también se pueden hibridar orbitales que se hallan totalmente ocupados.

Veamos el caso del amoniaco.

La configuración electrónica del nitrógeno es:

Configuración electrónica del nitrógeno

Como vemos, el nitrógeno no requiere la promoción de ningún electrón para formar tres enlaces covalentes y dar la molécula de NH3, pues ya tiene 3 electrones desapareados. Sin embargo, si formase dichos enlaces con los orbitales p, puesto que dichos orbitales forman entre sí ángulos de 90º (cada orbital p se halla situado sobre un eje cartesiano), los ángulos formados por los enlaces N-H también serían de 90º.

No obstante, se sabe por datos experimentales que la molécula de NH3 tiene geometría de pirámide trigonal y que los ángulos entre N-H son de 107,3º, no de 90º. Es decir, presenta unos ángulos muy cercanos a los de un tetraedro regular, que son 109,5º. Esto se explica recurriendo a la hibridación sp3 del orbital 2s y los 3 orbitales 2p del nitrógeno, a pesar de que el orbital 2s está completo. Así, esta hibridación dará lugar a 4 orbitales híbridos sp3 equivalentes y dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Como en total tenemos cinco electrones, uno de los híbridos sp3 albergará un par de electrones libre, y los otros tres un electrón solitario. Serán estos orbitales híbridos sp3 con un único electrón los que formarán enlace covalente solapando cada uno de ellos con el orbital 1s de un átomo de hidrógeno.

Así, la geometría del amoníaco según la hibridación sp3 de sus orbitales será:

Configuración electrónica del nitrógeno con orbitales híbridos

Como hemos dicho, por tanto, los 4 híbridos se dirigen a los vértices de un tetraedro, lo cual no significa que la geometría de la molécula sea tetraédrica, sino que es de pirámide trigonal (el par de electrones libre no se tiene en cuenta a la hora de considerar la geometría molecular, únicamente los enlaces N-H). La geometría de la molécula se puede representar como:

Molécula de amoníaco con hibridación sp3

El hecho de que el ángulo de enlace sea ligeramente menor del esperado para un tetraedro regular, de 107,3º en lugar de 109,5º, se debe a que el par de electrones libre ejerce una mayor repulsión sobre los pares electrónicos enlazantes, cerrando un poco el ángulo. Este efecto es aún más acusado en la molécula de agua, que presenta 2 pares libres.

Category: Enlace Químico and Teoría de Enlace Químico.

Tags: Enlace covalente, Geometría molecular e hibridación, and Modelo enlace de valencia.

24 Comentarios

  1. Hola!

    El SO2, SO3, NO3 y el C2H2 se puede representar usando los modelos de hibridacion? quiero decir se puede dibujar su geometria? (no me refiero a la estructura le lewis) ….oh que lio me he formado…

    Muchas gracias! :)

    dg, 2 Años Antes Reply

  2. ¡Hola! Bueno, en la mayoría de moléculas el átomo central tiene, en efecto, una hibridación de los orbitales atómicos para poder justificar la geometría molecular (recuerda que la teoría de hibridación es un artificio matemático que Pauling ideó para que las moléculas propuestas se parecieran a lo que se determinaba experimentalmente). Lo que sucede es que en 2º de bachillerato no se suele profundizar tanto, especialmente cuando las moléculas presentan formas resonantes como algunas de las que planteas.
    La que sí puedes dibujar es la cuarta, la de C2H2 que corresponde al etino. Todavía no tengo el vídeo enlazado en la web (me ha sido imposible) pero te dejo el enlace a Youtube para que le puedas echar un vistazo. Es hibridación sp con enlaces triples carbono-carbono:
    http://www.youtube.com/watch?v=5JF_dSwllCw
    Un saludo :D

    QuimiTube, 2 Años Antes Reply

    • Muchas gracias!…. entonces no me tengo que preocupar tanto por estos enlaces. :)

      Muchas gracias

      :)

      dg, 2 Años Antes Reply

      • ¡De nada!

        Yo no me preocuparía demasiado, pero de todos modos lo mejor es que preguntes a tu profesor…

        Quimitube, 2 Años Antes Reply

  3. Hola,
    ¿todas las moléculas que tienen un par libre y el resto enlazantes se hibridan asi? es decir, ¿el amoniaco es solo un ejemplo de hibridación con un par libre, y el agua un ejemplo con dos pares libres?

    Nerea, 2 Años Antes Reply

    • Hola Nerea, bienvenida :) Yo diría que sí, no se me ocurre excepción alguna ahora mismo. Esto es porque la hibridación es en verdad una aproximación matemática que da una explicación satisfactoria a las estructuras de las moléculas, de forma que cualquier molécula cuyo átomo central tenga 4 pares electrónicos, sean libres o enlazantes, la consideramos con hibridación sp3 porque da respuestas satisfactorias a lo que hayamos a nivel experimental; por ello tanto el agua, como el amoníaco, como el metano, presentan hibridación sp3 del átomo central: porque éste tiene 4 pares electrónicos en torno a él y se disponen formando un tetraedro. Espero haber resuelto tu duda, si no es así lo comentamos más. Un saludo.

      QuimiTube, 2 Años Antes Reply

  4. Hola¡
    Una pregunta¿ los enlaces alfa entre carbonos o bien entre carbono e hidrógenos o entre cualquier otros átomos siempre se forman entre orbitales híbridos? por ejemplo en el etino y eteno el enlace alfa que une a los carbonos se forma entre orbitales híbridos sp y sp2 respectivamente mientras que los enlaces pi no se forma entre los orbitales híbridos sino entre los orbitales p sin hibridar ¿es siempre asi?

    guillermo, 1 Año Antes Reply

    • Hola Guillermo, bienvenido. Imagino que te refieres a los enlaces sigma. No tienen por qué ser entre híbridos, lo que diferencia un enlace sigma de un enlace pi es el tipo de solapamiento. Me explico: si el solapamiento es frontal, entonces hablamos de un enlace sigma (puede ser entre dos orbitales p, dos orbitales híbridos, un híbrido y un p, un híbrido y un s, un s y un p… y todas las combinaciones que se te ocurran); si el solapamiento es lateral será enlace pi, lo que ocurre es que el solapamiento lateral sólo es posible entre dos orbitales p y ya no pueden intervenir ni los híbridos ni los s. Creo que si miras el vídeo sobre el eteno, donde aparece un enlace sigma y un pi entre dos carbonos, se aclara mejor este concepto de solapamiento. Un saludo grande y gracias por comentar.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  5. Hola! Feliz Nuevo Ano! Feliz 2013! Les deseo lo mejor de lo mejor! sois una pagina super super buena!! por cierto por el nuevo ano no hay ningun nuevo videito? por fa! me encantan tus videos!

    Dayi, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola Dayi! Mil gracias por tu comentario, me alegro mucho de que te gusten los vídeos y sí, en 2013 empezaremos a preparar nuevos vídeos para subir, espero que muchos. Un saludo grande y feliz 2013 a ti también.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  6. gracias de verdad con todas tus explicaciones de verdad que ayudan a muchos a solucionar sus problemas!!!! muy genial ing en usb

    JORGE, 1 Año Antes Reply

    • Gracias Jorge, me alegro de que te sirvan, un saludo y bienvenido :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  7. todos los atomos tienen estuctura geometrica? hasta los que llegan al subnivel f y d etc?

    giam pierrs, 1 Año Antes Reply

    • Los átomos no, pero las moléculas sí, todas tendrán una geometría, aunque sea simplemente geometría lineal, por ejemplo, tengan los subniveles que tengan sus átomos. Por ejemplo la molécula de hidrógeno, H2, es una molécula de geometría lineal, y los átomos sólo tienen subnivel s.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  8. Muchísimas gracias!! Estoy en primero de universidad y el año pasado entre nuestro libro y profesor no me conseguí enterar bien, ahora por fin he entendido la hibridación gracias a estos videos. De verdad muchísimas gracias un abrazo.

    TONY, 1 Año Antes Reply

  9. Quisiera saber como se realiza la hibridación del azufre en la molecula de SO3 y en el H2SO4
    A me parece muy interesante los temas gracias

    JALVAREZS, 1 Año Antes Reply

  10. Hola , primero queria darte las gracias por todo lo que haces , la verdad que me has ayudado a entender esto por fin. Solo me queda una duda. La hibridacion del CO2 es de tipo sp eso lo tengo claro pero al hacer el dibujo no logro hacerlo , he estado buscando en internet pero al parecer nadie ha subido nada. Te agradeceria mucho que me mandaras un dibujo al correo o que me lo explicaras por aqui.

    Graciass!!

    Adrian, 1 Año Antes Reply

    • Hola Adrián, gracias por tu comentario :)

      Si pones en google “orbitales híbridos del CO2″ y le das a buscar “imágenes” verás el esquema de la molécula con sus orbitales híbridos que, como comentas, es sp.

      Un saludo grande.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply

  11. por favor preciosa, sube videos de electorolisis,estan excelentes tus videos , muchas gracias

    aldo, 1 Año Antes Reply

  12. hola, en selectividad en las pau cuando te piden que hagas lewis es necesario hacer hibridacion??

    jose, 1 Mes Antes Reply

    • ¡Hola! No, generalmente si tienes que hacer hibridación te lo preguntarán expresamente, si solo tienes que indicar la estructura de Lewis de la molécula es suficiente con que dibujes la estructura y te bases en la teoría de repulsión de pares electrónicos para indicar qué geometría tendrá, pero sin mencionar hibridación. Un saludo.

      QuimiTube, 1 Mes Antes Reply


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