Anceno
Páginas: 9 (2139 palabras)
Publicado: 29 de noviembre de 2012
Benceno y compuestos aromáticos
Aparte de las características físicas del benceno, que no resultan explicadas por las estructuras de 1,3,5-ciclohexatrieno, existen una serie de propiedades químicas del benceno que tampoco resultan explicadas por las estructuras de enlaces dobles alternados que propuso Kekulé. Por ejemplo, el benceno no reacciona con halógenos (X2, X=Cl, Br, I) o con haluros dehidrógeno (HX, X=Cl, Br, I) como lo haría un compuesto poliénico. La hidrogenación del benceno es mucho más lenta que la de los alquenos y requiere condiciones muy drásticas: alta presión de hidrógeno y empleo de catalizadores muy activos. El benceno es, en comparación con los alquenos y los polienos, un compuesto más estable y la estructura del 1,3,5ciclohexatrieno no puede explicar estaestabilidad adicional.
Por tanto, el benceno consiste en un anillo formado por seis átomos de carbono con hibridación sp2, enlazados entre sí mediante enlaces sigma Csp2-Csp2. Cada uno de los átomos de carbono se enlaza además a un átomo de hidrógeno mediante un enlace sigma Csp2-H1s. Todos los enlaces C-C tienen la misma longitud y todos los ángulos de enlace son de 120º. Como los átomos de carbonopresentan hibridación sp2, cada átomo de carbono tiene un orbital p perpendicular al plano del anillo que se solapa con los orbitales p de los carbonos contíguos para formar un círculo de densidad electrónica pi por encima y por debajo del plano molecular. La representación del benceno como un hexágono regular con un círculo en el centro evoca el solapamiento cíclico de los seis orbitales 2p.Tolueno (metil benceno)
En la siguiente gráfica se representan los calores de hidrogenación determinados experimentalmente en la hidrogenación del ciclohexeno, del 1,4-ciclohexadieno, del 1,3ciclohexadieno y del benceno. También se representa el calor de hidrogenación teórico del hipotético 1,3,5-ciclohexatrieno, un compuesto que no existe.
Comparación entre la reactividad química delbenceno y la de los alquenos. La especial estructura electrónica del benceno no sólo comporta una elevada estabilidad termodinámica, puesta de manifiesto en la comparación de los calores de hidrogenación, sino también una particular reactividad química. Por ejemplo, un alqueno decolora al permanganato de potasio formando un glicol y MnO2. Sin embargo, cuando se agrega permanganato al benceno no ocurreninguna reacción.
La mayor parte de los alquenos decoloran las disoluciones de bromo molecular en tetracloruro de carbono porque el bromo se agrega al doble enlace formando compuestos trans-dibromados incoloros. Cuando se agrega bromo al benceno no tiene lugar ninguna reacción y el color rojo del bromo permanece.
Para que el bromo reaccione con el benceno es necesaria la adición de unacantidad catalítica de un ácido de Lewis, como el bromuro férrico (FeBr3). Sin embargo, el producto de la reacción no es el producto de adición de los dos átomos de bromo, sino un compuesto en el que se ha sustituido un átomo de hidrógeno por un átomo de bromo, formándose además HBr como subproducto.
Condiciones para la aromaticidad. Para que un compuesto sea aromático, y por tanto posea unaelevada estabilidad termodinámica y una reactividad química diferente de la de los alquenos y polienos conjugados, debe cumplir las siguientes condiciones: 1) Su estructura debe ser cíclica y debe contener enlaces dobles conjugados. 2) Cada átomo de carbono del anillo debe presentar hidridación sp2, u ocasionalmente sp, con al menos un orbital p no hidridizado. 3) Los orbitales p deben solaparse paraformar un anillo continuo de orbitales paralelos. La estructura debe ser plana o casi plana para que el solapamiento de los orbitales p sea efectivo. 4) Además debe cumplir la regla de Hückel cuyo enunciado es el siguiente: Para que un compuesto sea aromático el número de electrones pi en el sistema cíclico tiene que ser 4n+2, siendo n un número entero. Si el número de electrones pi en el sistema...
Aparte de las características físicas del benceno, que no resultan explicadas por las estructuras de 1,3,5-ciclohexatrieno, existen una serie de propiedades químicas del benceno que tampoco resultan explicadas por las estructuras de enlaces dobles alternados que propuso Kekulé. Por ejemplo, el benceno no reacciona con halógenos (X2, X=Cl, Br, I) o con haluros dehidrógeno (HX, X=Cl, Br, I) como lo haría un compuesto poliénico. La hidrogenación del benceno es mucho más lenta que la de los alquenos y requiere condiciones muy drásticas: alta presión de hidrógeno y empleo de catalizadores muy activos. El benceno es, en comparación con los alquenos y los polienos, un compuesto más estable y la estructura del 1,3,5ciclohexatrieno no puede explicar estaestabilidad adicional.
Por tanto, el benceno consiste en un anillo formado por seis átomos de carbono con hibridación sp2, enlazados entre sí mediante enlaces sigma Csp2-Csp2. Cada uno de los átomos de carbono se enlaza además a un átomo de hidrógeno mediante un enlace sigma Csp2-H1s. Todos los enlaces C-C tienen la misma longitud y todos los ángulos de enlace son de 120º. Como los átomos de carbonopresentan hibridación sp2, cada átomo de carbono tiene un orbital p perpendicular al plano del anillo que se solapa con los orbitales p de los carbonos contíguos para formar un círculo de densidad electrónica pi por encima y por debajo del plano molecular. La representación del benceno como un hexágono regular con un círculo en el centro evoca el solapamiento cíclico de los seis orbitales 2p.Tolueno (metil benceno)
En la siguiente gráfica se representan los calores de hidrogenación determinados experimentalmente en la hidrogenación del ciclohexeno, del 1,4-ciclohexadieno, del 1,3ciclohexadieno y del benceno. También se representa el calor de hidrogenación teórico del hipotético 1,3,5-ciclohexatrieno, un compuesto que no existe.
Comparación entre la reactividad química delbenceno y la de los alquenos. La especial estructura electrónica del benceno no sólo comporta una elevada estabilidad termodinámica, puesta de manifiesto en la comparación de los calores de hidrogenación, sino también una particular reactividad química. Por ejemplo, un alqueno decolora al permanganato de potasio formando un glicol y MnO2. Sin embargo, cuando se agrega permanganato al benceno no ocurreninguna reacción.
La mayor parte de los alquenos decoloran las disoluciones de bromo molecular en tetracloruro de carbono porque el bromo se agrega al doble enlace formando compuestos trans-dibromados incoloros. Cuando se agrega bromo al benceno no tiene lugar ninguna reacción y el color rojo del bromo permanece.
Para que el bromo reaccione con el benceno es necesaria la adición de unacantidad catalítica de un ácido de Lewis, como el bromuro férrico (FeBr3). Sin embargo, el producto de la reacción no es el producto de adición de los dos átomos de bromo, sino un compuesto en el que se ha sustituido un átomo de hidrógeno por un átomo de bromo, formándose además HBr como subproducto.
Condiciones para la aromaticidad. Para que un compuesto sea aromático, y por tanto posea unaelevada estabilidad termodinámica y una reactividad química diferente de la de los alquenos y polienos conjugados, debe cumplir las siguientes condiciones: 1) Su estructura debe ser cíclica y debe contener enlaces dobles conjugados. 2) Cada átomo de carbono del anillo debe presentar hidridación sp2, u ocasionalmente sp, con al menos un orbital p no hidridizado. 3) Los orbitales p deben solaparse paraformar un anillo continuo de orbitales paralelos. La estructura debe ser plana o casi plana para que el solapamiento de los orbitales p sea efectivo. 4) Además debe cumplir la regla de Hückel cuyo enunciado es el siguiente: Para que un compuesto sea aromático el número de electrones pi en el sistema cíclico tiene que ser 4n+2, siendo n un número entero. Si el número de electrones pi en el sistema...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.