Un atomo che ha un elettrone spaiato in un orbitale s e tre nell’orbitale p può dar luogo all’ibridazione sp3.
Nell’ibridazione sp3 infatti un elettrone appartenente all’orbitale s e tre elettroni appartenenti all’orbitale p formano 4 orbitali ibridi ciascuno dei quali ha il 25 % di carattere s e il 75 % di carattere p.
L’esempio classico in cui un atomo presenta ibridazione sp3 è quello del metano.
Il carbonio ha configurazione elettronica 1s2,2s2,2p2.
Esso promuove un elettrone dal livello 2s al livello 2p e presenta così 4 elettroni spaiati.
Una delle possibili ibridazioni del carbonio, oltre all’ibridazione sp2 e sp è quella sp3 in cui l’orbitale s e i tre orbitali p vengono ibridate per formare quatto orbitali identici per forma, dimensione e energia che nel caso del metano formano 4 legami della stessa lunghezza con altrettanti atomi di idrogeno.
Secondo la teoria V.S.E.P.R. tali orbitali tenderanno a disporsi il più lontano possibile tra loro per effetto della repulsione e, nello specifico, si disporranno secondo i vertici di un tetraedro equilatero con angoli diedro di 109.5°.
Analogamente al carbonio anche gli elementi appartenenti al Gruppo 14 o gruppo del carbonio possono essere ibridati sp3 come avviene nel silano SiH4 e nel germano GeH4.
Anche elementi appartenenti a gruppi diversi da quello del carbonio possono dare ibridazione sp3 come, ad esempio, l’azoto e l’ossigeno.
L’azoto ha configurazione elettronica 1s2,2s2,2p3 e può formare 4 orbitali ibridi sp3 di cui uno è occupato dal doppietto elettronico solitario come avviene, ad esempio nell’ammoniaca.
A causa della maggiore repulsione tra il doppietto elettronico solitario e una coppia di legame riduce l’angolo da 109.5° a 107°.
L’ossigeno ha configurazione elettronica 1s2,2s2,2p4 e può formare 4 orbitali ibridi sp3 di cui due occupati dai due doppietti elettronici solitari come avviene, ad esempio nell’acqua. A causa della presenza di due orbitali contenenti due coppie di elettroni solitari l’angolo di legame si riduce ulteriormente a 104.5°
