Ada molekul yang tak terhitung banyaknya di mana unsur-unsur kimia tertentu membentuk sejumlah ikatan kovalen umum, meskipun ikatan ini tidak disediakan oleh konfigurasi elektron atom unsur-unsur tersebut.
Dalam upaya untuk menjelaskan apa yang terjadi, teori hibridisasi diciptakan .
Kata hibridisasi sering mengacu pada persilangan dua spesies yang berbeda satu sama lain, menghasilkan spesies baru dengan karakteristik peralihan dari spesies yang berasal darinya.
Ini kurang lebih merupakan gagasan yang harus kita miliki dalam kaitannya dengan hibridisasi orbital.
Karena unsur karbon mengalami beberapa jenis hibridisasi yang berbeda dan merupakan unsur kimia yang sangat penting, kita akan menggunakan karbon sebagai contoh teori hibridisasi .
Sp³ hibridisasi karbon
Jika kita mengamati konfigurasi elektron atom karbon dalam keadaan dasar, kita dapat menyimpulkan bahwa ia hanya membuat dua ikatan kovalen yang sama, karena ia hanya memiliki dua elektron yang tidak berpasangan.
Secara eksperimental ini tidak diverifikasi.
Karbon, dalam berbagai molekul yang dibentuknya, selalu membuat 4 ikatan kovalen yang sama. Oleh karena itu harus diakui bahwa karbon memiliki empat elektron yang tidak berpasangan. Penjelasan yang diterima saat ini untuk fakta ini adalah sebagai berikut:
Sebuah elektron dari orbital 2s karbon diaktifkan dan dipromosikan ke orbital 2pz, yang kosong, karena perbedaan energi antara orbital ini tidak terlalu mencolok.
Karbon dapat membuat ikatan tipe empat sigma. Dalam hal ini, mereka semua sama dan memiliki energi yang sama dan oleh karena itu elektron harus menempati orbital yang sama. Ini tidak diverifikasi dalam keadaan diaktifkan.
Jadi, hibridisasi (pencampuran, penyilangan) terjadi antara orbital s dan orbital 3 p dari kulit valensi karbon, yang menghasilkan 4 orbital baru dan setara yang disebut sp³.
Karena muatan listrik dengan tanda yang sama saling tolak, masuk akal untuk berpikir bahwa 4 elektron ini akan berusaha mengarahkan orbitalnya dalam pengaturan spasial yang memungkinkan mereka untuk tetap sejauh mungkin satu sama lain.
Matematika meramalkan bahwa jarak maksimum antara 4 sumbu berada pada sudut 109º28 ‘. Kita dapat memvisualisasikan, membayangkan 4 sumbu tersebut dimulai dari pusat piramida tetrahedral dan mengikuti arah menuju simpulnya.
Dari sini disimpulkan bahwa orientasi orbital 4 sp³ di ruang angkasa adalah persis seperti itu, selalu mempertimbangkan bahwa inti karbon menempati pusat piramida tetrahedral imajiner.
Singkatnya: karbon yang membuat ikatan empat sigma memiliki:
- hibridisasi sp³
- Geometri tetrahedral
- Sudut antara orbital hibrida 109º28′.
Unsur lain dari keluarga karbon, silikon dan germanium, membentuk molekul seperti SiH4, SiCl4, GeH4 dan GeCl4, melalui jenis hibridisasi yang sama .