Hibridização de orbitais de energia semelhantes

Question

A hibridação é a mistura de orbitais de energias semelhantes, então quando realizamos a hibridização, por que não preferimos $4\mathrm s$ no lugar do $3\mathrm d$ orbital para hibridização, embora $4\mathrm s$ tem cada vez mais energia comparável a $3\mathrm p$ e $3\mathrm s$? Por que não podemos fazer um complexo orbital externo como$\mathrm{sp^3s}$ ao invés de $\mathrm{sp^3d}$?

Answer 1

M. Farooq está correto ao dizer que a hibridização é um conceito que parece desviar os alunos na maioria das vezes, mas sua intuição dentro desse conceito simples está inteiramente correta.

Quando os orbitais s, p e d estão todos envolvidos na ligação (evitarei a palavra "hibridização"), são mais frequentemente os orbitais que estão próximos em energia, por exemplo, 4s, 3 d e 4p em vez de 4 d com 4s e 4p. É por isso que o envolvimento orbital d com a ligação é mais frequentemente discutido em relação aos metais de transição (elementos do bloco d).

Para elementos do bloco p cujos únicos orbitais d vazios são da mesma concha que os orbitais p (por exemplo, 4d com 4p), a participação do orbital d na ligação é agora conhecida por ser muito limitada porque esses orbitais d são tão altos em energia em relação ao p. O mesmo se aplica aos orbitais s que você pretende envolver na ligação. Infelizmente, muitos livros didáticos e professores ainda se referem a esse modelo desatualizado de compostos hipervalentes de enxofre e fósforo, por exemplo, como o uso de orbitais d de alta energia para a ligação, o que provavelmente é a fonte de sua confusão.

Depois que você perceber que os orbitais d da mesma concha, que são muito mais elevados em energia, geralmente não estão envolvidos na ligação, então sua pergunta se torna discutível.

Answer 2

Eu sugeriria que toda essa fábrica de histórias falsas de hibridização deveria ser eliminada dos currículos de química geral e orgânica. A palavra mistura é pior, pois é um jarro onde se pode adicionar orbitais diferentes e rodar um liquidificador e aqui está a mistura. Esse material é bom apenas para memorização mecânica.

Somente depois de um curso QM completo e uma base matemática, essas idéias devem ser apresentadas com um exemplo junto com o desenvolvimento histórico. Nem o autor do livro, nem o professor sabem o que é. O único real experimental observável é apenas densidades de elétrons via difração de raios-X ou outras técnicas.