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Voici la formule structurale du butane, C4H10. Quelle est l’hybridation de l’atome de carbone dans le butane? (A) sp3, (B) sp, (C) sp2 ou (D) sp3d
L’hybridation des orbitales représente le concept du mélange des orbitales atomiques pour former des orbitales hybrides nouvelles et différentes. La configuration électronique des atomes de carbone est He 2s2 2p2. Il semble logique de supposer que les orbitales atomiques 2s et 2p aient des interactions différentes avec les atomes d’hydrogène liés de manière covalente dans des molécules comme le butane, compte tenu de leurs différentes énergies et de leurs différentes formes. Or, les données expérimentales suggèrent que ce ne soit pas du tout le cas.
Les orbitales 2s et 2p ont tendance à se combiner mathématiquement pour former quatre orbitales hybrides sp3. Elles établissent toutes des liaisons équivalentes avec les électrons de l'orbitale 1s des atomes d’hydrogène adjacents et se répartissent de façon égale dans l'espace tridimensionnel. Voyons comment se produit cette hybridation.
Voici la configuration des électrons de valence du carbone. Les électrons de valence du carbone se situent sur les orbitales atomiques 2s et 2p. La première étape de l’hybridation des orbitales consiste en la promotion d’un électron. Dans le cas du carbone, un électron 2s est promu sur une orbitale vide 2p, ce qui place le carbone dans un état excité. Le carbone a maintenant quatre électrons non appariés sur ses orbitales 2s et 2p. Ces quatre électrons non appariés sur différentes orbitales sont mélangés pour créer quatre orbitales identiques de même niveau d’énergie. Ces quatre orbitales identiques ne sont ni des orbitales s ni des orbitales p. Ce sont plutôt des orbitales hybrides sp3.
Par conséquent, la bonne réponse est le choix de réponse (A), sp3.
