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EL ATOMO DE CARBONO EN LOS
COMPUESTOS ORGANICOS

Figura 1

Considerando que en el enlace sólo intervienen los electrones de valencia, en la Fig. 1 se han omitido
por conveniencia el núcleo y los electrones ls. Esta representación del átomo de carbono libre
(gaseoso) con dos electrones p no apareados, pudiera llevar a la conclusión de que el carbono es
divalente. Esto es sólo cierto para losintermediarios transitorios de reacción. Al formar enlaces en
las moléculas orgánicas, los orbitales atómicos del carbono adquieren una energía más baja,
mezclándose o hibridizándose. Los orbitales se hibridizan en distintas proporciones según el enlace
formado, para alcanzar una configuración de menor energía, cambiando de este modo su distribución
geométrica. En las moléculas orgánicas pueden haberenlaces carbono-carbono sencillos, dobles
y triples, como se indica en la Fig. 1.

ENLACES SENCILLOS ENTRE CARBONOS
En el metano, CH4, el carbono se une a cuatro átomos de hidrógeno. Las propiedades conocidas del
metano indican que los cuatro enlaces son equivalentes, lo que implica cuatro orbitales atómicos
equivalentes en el carbono. Si se «combina» un orbital s y tres orbitales p de la segundacapa, el
híbrido obtenido contiene cuatro orbitales atómicos nuevos equivalentes, llamados sp3 (Fig. 2)
porque consisten formalmente en un cuarto de forma s y tres cuartos de forma p. Cada orbital sp3
tiene un lóbulo mayor y otro pequeño. Recuérdese que un orbital p tiene también dos lóbulos; sin

embargo, en los orbitales p esos lóbulos son del mismo tamaño. los lóbulos pequeños pueden
omitirseen la mayor parte de las discusiones y dibujos.

Figura 2
La configuración enlazante de menor energía (correspondiente a la máxima distancia entre los
enlaces) es un tetrahedro con los cuatro hidrógenos en los vértices y el carbono en el centro; esos
nuevos orbitales parten del átomo de carbono formando ángulos de 109° 28'. Generalmente, esta
distribución tetrahédrica se representará por unaproyección plana bidimensional (Fig. 3b); la
distribución geométrica correcta se representa en la Fig. 3a.

Figura 3
¿Cómo se aplica esta representación de enlaces a una molécula concreta tal como el metano? Se
superponen cuatro átomos de hidrógeno, con un electrón en un orbital 1s cada uno, en los cuatro
orbitales sp3 equivalentes, compartiéndose los electrones. Cada orbital molecular enlazantecontiene
así dos electrones, el máximo número que puede contener, y el recubrimiento se denomina enlace
sigma (σ ). La imagen de la combinación lineal de orbitales atómicos (LCAO) del metano se indica
en la Fig. 4, y esta descripción combinación-lineal se usará a lo largo de este texto, atendiendo a que
la imagen orbital-molecular (OM) está implícita en ella.

Figura 4
El miembro inmediato superiorde los alcanos o serie de los hidrocarburos parafínicos, el etano,
CH3CH3, se representa a continuación según el esquema LCAO. Desígnense todos los orbitales y
enlaces. Dibujar el esquema OM. Predecir los ángulos de enlace H-C-H y H-C-C.

Nótese que el enlace sencillo carbono-carbono en el etano es un enlace σ y como tal tiene simetría
axial alrededor del eje de unión de los centros de ambosátomo de carbono. El enlace sencillo
carbono-carbono se forma con dos orbitales atómicos hibridizados en la forma sp3 y existe rotación
libre alrededor de él. Obsérvese que cada enlace C-H tiene también simetría axial. Cuando se conoce
la geometría de los orbitales atómicos interesados, pueden predecirse los ángulo aproximados en las
moléculas. Esas representaciones no destacan la distorsión geométricaque tiene lugar cuando se
forma la molécula a partir de orbitales atómicos, sin embargo, este ángulo constituye generalmente

una buena primera aproximación.

D0BLES ENLACES ENTRE CARBONOS

En el hidrocarburo más sencillo con un doble enlace carbono-carbono, el etileno, CH2=CH2, existen
sólo tres átomos alrededor de cada carbono, aunque cada carbono tiene los cuatro enlaces o pares de...