Química Del Carbono

«LA QUÍMICA DEL CARBONO»
3.1- Geometría molecular del carbono
3.1.1- Característica e importancia del átomo de carbono
El átomo de Carbono es el principal elemento que constituye los compuestos orgánicos. Localizado en el grupo IV, periodo 2 de la tabla periódica, su número atómico es 6 y su masa atómica es de 12 uma. Su configuración electrónica en estado basal es:
6C = 1s2 2s2 2p2 ó6C = 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Sus números de oxidación son +4, -2, y -4. En los compuestos orgánicos el carbono es tetravalente, y para explicar la formación de éstos enlaces covalentes es necesario incluir 2 conceptos nuevos:
a) La promoción de electrones con orbitales vacíos.
b) La hibridación de orbitales.
En el caso del inciso a) si consideramos que uno de los doselectrones del orbital 2s se promueve al orbital vacío 2pz, mediante la aplicación de cierta cantidad de energía interna, obtenemos la siguiente configuración electrónica:

Esta configuración conocida como estado excitado explica la tetravalencia del Carbono, debido a los 4 electrones desapareados. En este estado los orbitales son los que participan en la formación de enlaces, lo cual da comoresultado que 3 de ellos sean equivalentes y el 4to distinto. Sin embargo, en todos los casos sencillos son iguales, por lo que podemos suponer la igualación de energía de los 4 orbitales en la que se obtendrán 4 orbitales nuevos llamados “híbridos” debido a que tienen características de ambos orbitales “s” y “p”, para este caso son sp3, proceso o estado conocido como de hibridación.

Los orbitales conhíbridos sp3 son más estables que los originales “s” y “p”, y como el carbono es tetravalente puede formar moléculas enormes y variadas.
Hibridación de los orbitales atómicos del carbono: El Carbono es el único elemento que presenta los 3 tipos de hibridación (sp3, sp2, sp), así originando la simple, doble y triple covalencia que se explica a continuación.
Hibridación sp3 (o tetragonal):Formada por la combinación de un orbital “s” con 3 orbitales “p”, esto es: 4 regiones de densidad alrededor del carbono.


Los 4 orbitales del átomo de carbono en éste estado forman una estructura tetraédrica (con ángulos de 109.5º entre cada vértice). Este tipo de hibridación corresponde a los alcanos (compuestos saturados), presenta enlaces sencillos (C-C o C-H), esto por tener 4 orbitales sp3iguales que forman 4 enlaces simples de tipo “σ”.
Hibridación sp2 (o trigonal):
Formada por la combinación de un orbital “s” con 2 orbitales “p”, esto es: 3 regiones de densidad alrededor del carbono, con una estructura trigonal (con ángulos de 120º entre cada vértice). La geometría del eteno o etileno se explica con base en la combinación de 2 orbitales híbridos sp2 de carbono. Los enlacessigma C-H se encuentran en un mismo plano. Hay 3 orbitales sp2 iguales que forman enlaces “σ”, y un orbital “p” sin hibridar que forma un enlace “π” (encontrado en la zona de la doble ligadura). Este tipo de hibridación pertenece a los alquenos (compuestos insaturados).

Hibridación sp2

Hibridación sp (o planar):
Formada por la combinación de un orbital “s” con un orbital “p”, esto es: 2regiones de densidad electrónica alrededor del carbono nos da una estructura lineal (con un ángulo de 180º). Hay 2 orbitales “sp” iguales que forman enlaces “σ”, y 2 orbitales “p” sin hibridar que forman enlaces “π” (encontrado en la zona de la triple ligadura . Este tipo de hibridación pertenece a los alquinos (compuestos insaturados).

NOTA:

3.2- Isomería y tipos de cadenas
3.2.1- Definición yclasificación de isómeros
Se conoce como isómeros a los compuestos que presentan la misma fórmula molecular, pero difieren en la posición de los átomos y, en consecuencia, sus propiedades son distintas, es decir, sus fórmulas condensadas son las mismas pero su distribución de átomos está ordenada de distinto modo en la molécula. Los isómeros se dividen de la siguiente manera:

ESTRUCTURALES...