Hibridacion

TEMA III. COMPUESTOS DEL CARBONO.


1. Generalidades del átomo de carbono de la configuración electrónica

1.1.- Recordando las principales características del carbono tenemos la siguiente tabla.

Característica
 
Número atómico
6
Configuración electrónica

Nivel de energía más externo (periodo)
2
Electrones de valencia
4
Masa atómica promedio
12.01 g/mol
Propiedades físicasEs un sólido inodoro, insípido e insoluble en agua

Además, el átomo de carbono forma como máximo cuatro enlaces covalentes compartiendo electrones con otros átomos. Dos carbonos pueden compartir dos, cuatro o seis electrones.



1.2.- Configuración electrónica.
Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrónica de los átomos son bastante complejos, las ideas básicas sonlas siguientes:
Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo.
A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.
En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbitaltipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).
La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:
Niveles de energía
1
2
3
4
Subniveles
s
s p
sp d
s p d f
Número de orbitales de cada tipo
1
1 3
1 3 5
1 3 5 7
Denominación de los orbitales
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
Número máximo de electrones en los orbitales
2
2 - 6
2 - 6 - 10
2- 6- 10- 14
Número máximo de electrones por nivel
2
8
18
32

La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en losdistintos niveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente hasta completarlos. Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.

2.- Hibridación y geometría del carbono.

La configuración electrónica del carbonoes

La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros en un estado excitado para formar orbitales híbridos equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio.

El primer paso en la hibridación, es la promoción de un electrón del orbital 2s al orbital 2p.


En este tipo de hibridación se forman cuatro enlaces sencillos e iguales y están dispuestos de forma que el núcleo delátomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro regular. Los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales híbridos sp3. Esta hibridación es característica en carbonos pertenecientes a hidrocarburos como los alcanos.


En lahibridación trigonal se hibridan los orbitales 2s, 2px y 2 py, resultando tres orbitales idénticos sp2 y un electrón en un orbital puro 2pz.

La molécula tiene geometría trigonal plana en la que los ángulos de enlace H - C - C son de 120º.


El carbono hibridado sp2 da lugar a la serie de los alquenos. El átomo de carbono forma un enlace doble y dos sencillos.
El doble enlace impide la librerotación de la molécula.


Hibridación sp
Los átomos que se hibridan ponen en juego un orbital s y uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de 180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo de perturbación en su configuración.

Con este tipo de hibridación el carbono puede formar un triple enlace. El ejemplo más sencillo de hibridación sp lo...