El carbono

4. EL CARBONO.
Por: Abelardo Prada Matiz Ing Qco, Profesor Unillanos.

Ya habíamos planteado que la química orgánica es considerada la química del carbono. Por esta razón en este capítulo nos encargaremos de reconocer el carbono como elemento, su estructura, configuración, formación enlaces, etc. de manera que sea posible comprender su conducta química y la de los compuestos que forma, cuyonúmero es suficientemente elevado, a pesar que el carbono no es elemento con mayor presencia en la naturaleza1.

4.1 LA CONFIGURACIÓN ELECTRONICA. Para comprender la conducta del carbono y de las sustancias químicas que el forma, es necesario analizar su configuración electrónica: la lectura espectral, que se encuentra en cualquier texto de química general moderna, nos indica: 1s22s22p2.
De lalectura espectral o configuración electrónica se extrae que el carbono está ubicado en el grupo 4A de la tabla periódica (suma de los electrones en el nivel superior - 2 electrones 2s mas 2 electrones 2p), por tanto ocupa una posición intermedia que hace suponer que pueda formar (el carbono) compuestos con elementos electropositivos (metales alcalinos y alcalinotérreos– grupos 1A y 2A) y conelementos electronegativos (oxígeno, nitrógeno y halógenos – grupos 5A, 6A y 7A). La lectura espectral indica, además, que el carbono posee seis electrones en los niveles energéticos 1 y 2, distribuidos así: dos electrones en el nivel 1s, dos en el subnivel 2s y otros dos – en el subnivel 2p. Los cuatro últimos electrones pertenecen al nivel energético superior, el nivel 2. Los electrones en lossubniveles se encuentran (se encajan) en orbitales electrones 2s y 2p, comprendidos como aquellos espacios, dentro del átomo, donde existe la mayor probabilidad de encontrar a los electrones en cercanía del núcleo. En consecuencia, en el átomo de carbono nos encontramos con 2 electrones en el orbital 2s y 2 electrones en el orbital 2p, esto es que en los subniveles externos 2s y 2p se encuentran 4electrones en total. Esta última consideración es muy importante, puesto que para precisar los valores de la valencia del carbono los cuatro electrones del nivel 2 son definitivos, en razón que son los electrones de este nivel los que el carbono puede ceder, compartir o acomodar con cuatro electrones de otro elemento cuando recibe electrones. Puesto que son cuatro los electrones que el carbono, cede,comparte o recibe y que este es su comportamiento en la mayoría de los compuestos que forma, la valencia es igual a cuatro - 4. Este valor se presenta en el bióxido de carbono – CO2 -, en el metano – CH4 y en el carburo de calcio - CaC2. La excepción es el monóxido de carbono – CO-, en el que el carbono es bivalente.

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Por encima del carbono se encuentran el nitrógeno, oxígeno y otros pocoselementos.

Esta situación excepcional puede ser comprendida si se recurre a la siguiente reflexión: para ello representemos la configuración electrónica del carbono - 1s22s22p2 – por intermedio de casillas cuánticas2 – , de conformidad con sus niveles y subniveles energéticos, veamos (Fig 1): p 2 1 Electrones de valencia

Fig. 1 Representación Gráfica de la Configuración electrónica del átomo decarbono. Estado Basal. Donde: s y p – orbitales electrónicos. 1 y 2 – niveles energéticos. - electrones.

Partiendo de la concepción que la casilla cuántica es la representación gráfica de los orbitales electrónicos a la que se le adjudican todas las propiedades del orbital, tendríamos que (Fig.2) en el nivel 2 del átomo de carbono, en el orbital 2s habría 2 electrones, mientras que en los 3orbitales 2p sólo habría dos electrones, los que atendiendo las reglas de llenado3, se ubicarían de a uno (desapareados) por orbital, quedando un tercer orbital vacío. Retomemos, de nuevo, el análisis de la valencia del carbono. Con base el estado basal de la Fig.1, la valencia del carbono sería igual a 2, puesto que tiene dos electrones no apareados en dos orbitales 2s. Este sería el caso que...