Hola queridos estudiantes, a continuación les dejo la temática QUÍMICA ORGÁNICA: EL ENLACE QUÍMICO Y EL ÁTOMO DE CARBONO con ejemplos, Al final de esta entrada encontraran una actividad para realizar, la cual deberán enviar por correo electrónico, tomando fotografías de su trabajo para adjuntar como archivo, por favor poner en el asunto del correo su nombre completo, el número de la actividad y el grado al cual pertenece, el correo para recibir sus trabajos del segundo periodo académico es profecarito2017periodo2@gmail.com la fecha de entrega de la presente actividad es el día 2 de septiembre.
EL ENLACE QUÍMICO Y EL ÁTOMO DE CARBONO
- El punto de mayor estabilidad se adquiere cuando un átomo tiene su última capa de electrones como la de los gases nobles.
- Los átomos tienen tendencia a ceder o captar electrones para adquirir dicha configuración. Esta tendencia es tanto más acusada cuanto más próximo sea el número atómico al del gas noble.
- Helio: 1s2 → 2 electrones en la última capa
- Neón: 1s2 2s22p6 → 8 electrones en la última capa
- Argón: 1s2 2s22p6 3s23p6 → 8 electrones en la última capa
- Kriptón: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6 → 8 electrones en la última capa
- Xenón: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d10 5s25p6 → 8 electrones en la última capa
- Radón: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s26p6→ 8 electrones en la última capa
- los elementos anteriores al gas noble (Halógenos, Anfígenos, etc) tienen tendencia a ganar electrones para completar el octeto como lo demuestra la alta electronegatividad de los mismos
- los elementos posteriores al gas noble (Alcalinos, Alcalinotérreos, etc) tienen tendencia a perder electrones para quedarse con el octeto del gas noble anterior como lo demuestra la baja electronegatividad de los mismos.
- los Gases Nobles tienen la estructura más estable (8 electrones en última capa) por lo que difícilmente reaccionarán para formar compuestos con otros elementos
EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO
Si bien la regla del octeto es muy útil para la determinación de la estructura de Lewis de algunas moléculas sencillas, en especial aquellas que están formadas por átomos no metálicos del segundo período (por ejemplo oxígeno, carbono, nitrógeno…), lo cierto es que existen excepciones a la misma. Estas excepciones pueden ser por defecto y por exceso.
Las excepciones por defecto implican que puede haber átomos enlazados covalentemente que se rodeen de menos de ocho electrones. Por ejemplo, el boro, típicamente, se rodea de seis electrones en compuestos como el trifluoruro de boro, BF3, o el tricloruro de boro, BCl3. La estructura de Lewis del trifluoruro de boro será:
CONCEPTO DE HIBRIDACIÓN
Hibridación, es el proceso de formación de orbitales electrónicos híbridos. En algunos átomos, los orbitales de los subniveles atómicos s y p mezclarse, dando origen a orbitales híbridos sp, sp² e sp³.
Según la teoría de los enlaces covalentes, un enlace de este tipo se efectúa por la superposición de orbitales semi llenados (apenas con un electrón).
La hibridación explica la formación de algunos enlaces que serían imposibles por las teorías asociadas, así como la disposición geométrica de algunas moléculas.
Elementos posibles de hibridar
Los elementos que se hibridan son el carbono, silicio, azufre, (…). El oxígeno y el nitrógeno también se hibridan, sin embargo, sin activación.
Formas de hibridación
Hibridación sp3
La hibridación sp3 es fácilmente explicada por el carbono. Para el carbono tetraédrico (como en el metano, CH4), debe haber cuatro enlaces simples. El problema es que la distribución electrónica del carbono en estado fundamental es 1s2 2s2 2px 2py, esquematizando lo que sucede tenemos:
El orbital 1s tiene menos energía que el 2s, que a su vez, tiene menos energía que los orbitales 2p
De esta forma, el carbono debería realizar apenas dos enlaces, por lo que existen apenas dos orbitales semi llenados. En tanto, la molécula de metileno (CH2) es extremadamente reactivo, no estando equilibrado químicamente. El primer paso para entender el proceso de hibridación, es excitar el átomo de carbono en cuestión, teniendo entonces:
Distribución electrónica del carbono activado
Entonces, el carbono equilibra los cuatro orbitales, dando origen a orbitales de energía intermediaria entre 2s y 2p, dando origen al orbital sp3 (que se lee s-p-tres), así llamado por ser el resultado de la fusión de un orbital s con tres orbitales p. Por tanto se tiene:
Hibridación sp2
Otras formas de hibridación son explicadas de forma semejante a sp3 del metano. La hibridación sp2 es realizada cuando uno de los orbitales p no se hibrida. Esto sucede en moléculas como la de Eteno, en la cual existe un enlace doble entre carbonos. La estructura de Lewis de esta molécula es algo parecido con:
Enlace Sigma: Es un enlace entre dos orbitales atómicos. El enlace sigma puede ser dada como el enlace entre dos orbitales s, o entre un orbital s y un p, o aún entre dos orbitales p, donde en todos estos casos, los orbitales se interpenetran frontalmente.
Enlace Pi: En química orgánica, enlaces pi (o enlaces π) son enlaces químicos covalentes en los cuales dos lóbulos de un orbital electrónico interseccionan dos lóbulos de otros orbitales electrónicos. Apenas uno de los planos nodales de aquel orbital pasa por los núcleos involucrados en el enlace. Es el enlace característico de compuestos con dobles o triples enlaces como es el caso del propeno y el etino.
