Enlaces híbridos.

ENLACES HÍBRIDOS. Practica No. 2

OBJETIVO:

Identificará los orbitales híbridos, así como los enlaces sigma (σ) y pi (π) que se forman en las moléculas orgánicas.

INTRODUCCIÓN:

El átomo de carbono presenta el fenómeno de la hibridación, con el cual se explica la formación de los diferentes enlaces en loscompuestos orgánicos.

La hibridación del carbono consiste en un reacomodo de electrones del mismo nivel de energía (orbital s) al orbital p del mismo nivel de energía. Esto es con el fin de que el orbital p tenga 1 electrón en "x", uno en "y" y uno en "z" para formar la tetravalencia del carbono. Se debe tomar en cuenta que los únicos orbitales con los cuales trabaja el Carbono son los orbitales "s" y"p".

El proceso de hibridación consiste en la combinación de dos o más orbitales atómicos puros para obtener la misma cantidad de orbitales híbridos. Los orbitales que se combinan siempre deben de estar en la misma órbita o nivel de energía; así, si se combina un orbital s de la órbita dos, con un orbital p de la misma órbita, se obtienen dos orbitales híbridos denominados orbitales sp, yentonces se dice que el átomo tiene una hibridación sp; por otro lado, si se combina un orbital s de la órbita dos, con dos orbitales p de la misma órbita, se obtienen tres orbitales híbridos denominados orbitales sp2, y entonces se dice que el átomo tiene una hibridación sp2 y así sucesivamente hasta llegar a la hibridación sp3d2. Dado que la primera órbita solo contiene un orbital 1s, no es posibleninguna hibridación; en la órbita dos existe un orbital 2s y tres orbitales 2p, por lo que ya son posibles las hibridaciones sp, sp2 y sp3; finalmente, a partir de la órbita tres ya existen orbitales s, p y d, por lo cual ya son posibles las cinco hibridaciones conocidas sp, sp2, sp3, sp3d y sp3d2.

FUNDAMENTO TEÓRICO:
En química, se habla de hibridación cuando en un átomo, se mezcla el ordende los electrones entre orbitales creando una configuración electrónica nueva, un orbital híbrido que describa la forma en que en la realidad se disponen los electrones para producir las propiedades que se observan en los enlaces atómicos.
El enlace en la molécula de metano.
El hidrocarburo saturado más simple es el metano, cuya fórmula molecular es CH4. Desde el siglo pasado se había demostradomediante hechos experimentales que la forma del metano era tetraédrica. Sin embargo, la justificación de esta estructura no pudo hallarse hasta el desarrollo de la teoría mecanocuántica entre los años 1920 y 1930.
La configuración electrónica del átomo de carbono es 1s2 2s2 2p2. El contorno de densidad electrónica de los orbitales s y p se indica en la siguiente figura:

Formación de losorbitales híbridos sp3

Los orbitales híbridos sp3 dan la mejor explicación para la formación de enlaces en el metano porque el átomo de carbono tiene la misma energía, tanto si está hibridizado como si no lo está, pero la configuración hibridizada puede formar enlaces más fuertes. Además, la geometría tetraédrica permite alejar lo máximo posible a los núcleos de los cuatro átomos de hidrógeno,lográndose de esta forma disminuir las interacciones desestabilizantes que se establecen entre los cuatro núcleos cargados positivamente.
En conclusión, la participación de los orbítales híbridos sp3 permite explicar la forma de la molécula del metano, que es un tetraedro perfecto con distancias de enlace C-H de 1.09 Å y ángulos de enlace de 109.5º, tal y como se indica en las figuras que se dan acontinuación:
Distancias y ángulos de enlace en la molécula de metano

La molécula de etano.
El etano es un hidrocarburo de fórmula molecular C2H6. Su estructura se puede explicar admitiendo que los dos átomos de carbono presentan hibridación sp3, de manera que el enlace covalente C-C se forma por solapamiento de dos orbitales híbridos sp3, uno de cada átomo de carbono, quedando en cada uno...