Teoria orbital molecular

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TEMA 3

EL ENLACE COVALENTE

1. Orbitales atómicos. 2. Teoría de orbitales moleculares (OM). 3. El enlace en la molécula de metano. 4. La molécula de etano. 5. La molécula de etileno. 6. La molécula de acetileno.

Fundamentos de Química Orgánica

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TEMA 3. EL ENLACE COVALENTE 1. Orbitales atómicos. 2. Teoría de orbitales moleculares (OM). 3. El enlace en la molécula de metano. 4. Lamolécula de etano. molécula de acetileno. 1. Orbitales atómicos. En química general suele estudiarse detenidamente el concepto de orbital, por tanto bastará con recordar que orbital es una región tridimensional alrededor del núcleo atómico donde existe mayor probabilidad de encontrar un electrón. El principio de incertidumbre de Heisenberg indica que la posición y el momento de un electrón nopueden conocerse simultáneamente. Esto significa que nunca podemos saber con total certeza donde se encuentra el electrón pero sí podemos describir su posible localización. El contorno orbitálico indica la existencia de mas de un 90% probabilidad de encontrar al electrón en el espacio definido por dicho contorno. Según la mecánica cuántica, los electrones se colocan en regiones concéntricas al núcleo.Cada región, o nivel, contiene subregiones que son los orbitales atómicos. Cada orbital atómico tiene una energía característica que viene dada por la ecuación de Schrödinger. Así, la primera región contiene sólo al orbital s y consiste en una región esférica en cuyo centro se encuentra el núcleo1. 5. La molécula de etileno. 6. La

Orbital atómico 1s

1

El centro de la esfera que forma elorbital s corresponde a un NO

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Tema 3

La segunda región contiene 1 orbital s (esférico) y 3 orbitales p, que son mutuamente perpendiculares entre sí. En la siguiente figura se indica la forma de cada uno de los orbitales 2p.

Orbital atómico 2px

Orbital atómico 2py

Orbital atómico 2pz

El tercer nivel cuántico posee 1 orbital s, 3 orbitales p y 5 orbitales d, cuya forma yorientación se da en la siguiente figura:

El cuarto nivel cuántico contiene 1 orbital s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 orbitales f.

Fundamentos de Química Orgánica

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2. Teoría de orbitales moleculares (OM) Según la teoría de orbitales moleculares (OM), los enlaces covalentes de las moléculas se forman por solapamiento de orbitales atómicos, de manera que los nuevos orbitalesmoleculares pertenecen a la molécula entera y no a un átomo sólo. Para comprender mejor esta teoría describiremos primero el enlace en una molécula de H2.

H H
En esta molécula el orbital 1s de uno de los átomos de hidrógeno se solapa con el orbital 1s del otro hidrógeno formándose un orbital molecular. La densidad electrónica del OM es mayor en la región de solapamiento. El enlace que se forma cuandodos orbitales s solapan se denomina enlace sigma (σ). Los electrones en un enlace σ se encuentran simétricamente distribuidos alrededor de un eje internuclear. Durante la formación del enlace, los dos orbitales se acercan uno a otro y comienzan a solapar, liberándose energía a medida que el electrón de cada átomo es atraído por la carga positiva del núcleo del otro átomo. Cuanto mayor sea elsolapamiento, mayor será el desprendimiento de energía y, por tanto, menor será la energía del Orbital Molecular (OM). Si el proceso de aproximación de los átomos continua, los núcleos atómicos pueden llegar a repelerse mutuamente, lo cual hace que la energía del sistema aumente. Esto significa que la máxima estabilidad (mínima energía) se alcanza cuando los núcleos se encuentran a una distanciadeterminada que se conoce con el nombre de longitud de enlace. Según la teoría de Orbitales Moleculares (OM) el número de éstos es igual al número de orbitales atómicos (OA) que se solapan. En el caso de la molécula de hidrógeno se solapan dos OA y por tanto se formarán dos nuevos OM. El OM de menor energía se forma cuando se solapan los dos OA que están en fase. Este orbital contiene a los dos...
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