Como saber se um elemento central de uma molécula precisa formar orbitais hibridizados?

Simplificando, se um átomo central tiver que se ligar a mais de um átomo externo, especialmente se mais de um átomo externo for diferente, ele deverá hibridizar.

Moléculas diatômicas sempre apontará compatível $sigma$ ligação lobos orbitais ao longo do eixo internuclear e poder emparelhar orbitais compatíveis, para que não haja hibridação em moléculas como $"HCl"$ , $"NO"^(+)$ , $"Cl"_2$ , Etc.

Uma maneira fácil de saber quando um átomo precisa hibridizar é contar o número de átomos circundantes. Eu listei exemplos abaixo. Essencialmente:

Geometria de elétrons octaédricos? $sp^3d^2$
Geometria de elétron bipiramidal trigonométrica? $sp^3d$
Geometria eletrônica tetraédrica? $sp^3$
Geometria planar trigonométrica de elétrons? $sp^2$
Geometria de elétrons poliatômicos lineares? $sp$

HIDRIDIZAÇÃO NA ÁGUA

Oxigênio em $"H"_2"O"$ tem que contribuir quatro $sp^3$ orbitais atômicos hibridizados para ligação porque:

Está ligado a mais de um hidrogênio. Isso indica que a hibridação pode ocorrer.
Está ligando em um direção não horizontal para pelo menos um hidrogênio. Isso indica que a hibridação deve ocorrer para orientar todos os orbitais corretamente.
Está ligando identicamente para cada hidrogênio. Isso indica que ocorreu a hibridação para tornar os orbitais compatíveis.

É $sp^3$ Porque quatro grupos de elétrons envolvem oxigênio: dois ligação a um hidrogênio cada, e dois pares solitários sem ligação.

O oxigênio teve que hibridar um $2s$ e três $2p$ orbitais juntos para gerar quatro orbitais orientados para a diagonal em três dimensões ( $x,y,z$ ) Dois deles podem ser usados, mas não estão sendo usados.

HIDRIDIZAÇÃO EM BH3

Boro em $"BH"_3$ tem que contribuir três $sp^2$ orbitais atômicos hibridizados para ligação porque:

Está ligado a mais de um hidrogênio. Isso indica que a hibridação pode ocorrer.
Está ligando em um direção não horizontal para pelo menos um hidrogênio. Isso indica que a hibridação deve ocorrer para orientar todos os orbitais corretamente.
Está ligando identicamente para cada hidrogênio. Isso indica que ocorreu a hibridação para tornar os orbitais compatíveis.

É $sp^2$ Porque três grupos de elétrons estão circundando o boro: três ligação a um hidrogênio cada, e um vazio $p_z$ orbital do boro que não é compatível com o hidrogênio $1s$ orbital atômico. Não está usando esse vínculo no momento.

O boro teve que hibridar um $2s$ e dois $2p$ orbitais juntos para gerar três orbitais orientados para a diagonal em duas dimensões ( $x,y$ ).

HIDRIDIZAÇÃO EM ACETILENO

Um carbono escolhido em $"H"-"C"-="C"-"H"$ tem que contribuir dois $sp$ orbitais atômicos hibridizados para ligação porque:

Está ligado a mais de um átomo. Isso indica que a hibridação pode ocorrer.
NÃO está ligando em um direção não horizontal com quaisquer átomos. Isso não diz nada sobre hibridação.
NÃO é uma ligação identicamente para cada átomo circundante (o outro $"C"$ e um $"H"$ ) Isso diz que a hibridização teve que ocorrer para formar os orbitais de $"C"$ e $"H"$ compatível. Naturalmente, $"C"$ é compatível consigo mesmo, então a hibridização é necessária para se ligar a AMBOS $"C"$ e $"H"$ .

É $sp$ Porque dois grupos de elétrons envolvem um carbono escolhido: um ligação a um hidrogênio e um ligação ao outro carbono.

O carbono teve que hibridar um $2s$ e um $2p$ orbital juntos para gerar dois orientado horizontalmente $sp$ orbitais hibridizados em uma dimensão para $sigma$ ligação a dois átomos diferentes.

Separadamente, o restantes dois títulos a ser feita no outro carbono (uma ligação tripla possui uma $sigma$ e dois $pi$ títulos) são feitos usando o $p_x$ e $p_y$ orbitais atômicos de carbono.

Então, com acetileno, o carbono está usando dois $sp$ orbitais atômicos hibridizados e um $2p_x$ e um $2p_y$ orbital atômico para ligação.