Capacidad de enlace de carbono

La configuración electrónica de este elemento, permite explicar el porqué de sus altas posibilidades de combinación consigo mismo y con los demás elementos.

·         Configuración electrónica

El  carbono presenta la siguiente configuración electrónica:

Z= 6---> 1s² 2s² 2p²-----> 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz°

Este elemento tiene complete el ultimo nivel de energía, mientras que el segundo nivel posee 4 eˉ, 2 en el orbital 2s y 2 más en el orbital 2px, 2py, de modo que 2pz se encuentra vacio permitiéndole unirse con demás elementos.

·         Hibridación de orbitales

Gracias a la promoción de un electrón del orbital 2s al 2pz, el átomo de carbono adquiere la facilidad de formar 4 enlaces covalentes, en cada orbital e-ocupado.

² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz¹-------> Estado Excitado

Aunque no se conoce porque los enlaces formados son iguales, se cree que cuando uno de los es ˉ del orbital 2s es cedido, sucede una deformación de los orbitales, resultando otro tipo de orbital (orbitales híbridos sp³).

De a cuerdo a las unidades entre los átomos, sucederán diferentes tipos de fenómenos de hibridación, en los cuales estarían involucrados todos o algunos orbitales.

Enlaces entre orbitales híbridos

ENLACE SIGMA (σ)	ENLACE PI (π)
Formado por superposición frontal de orbitales atómicos híbridos, sp³	Formado por superposición lateral de orbitales p (u orbitales p y d)
Tiene simetría de carga cilíndrica alrededor del eje de enlace	Tiene una densidad de carga máxima en el plano transversal de los orbitales
Tiene rotación libre	No permite rotación libre
Es un enlace de alta energía	Posee energía más baja
Solamente puede existir un enlace de 2 átomos	Puede existir uno o dos enlaces entre 2 átomos

·         Tipos de hibridación

Hibridación tetragonal (sp³): se presenta cuando un átomo de carbono forma enlaces con cuatro átomos monovalentes.

En esta hibridación son presentes los enlaces sencillos o simples.

Ejemplo:

Elementos del grupo de los halógenos como el cloro.

La idea de que las moléculas en las cuales el ( C ) se comporta como tetravalente presenta una formación tridimensional tetraédrica fue propuesta por primera vez por Jacobus Vant Hoff y Joseep le Belt.

Hibridación trigonal (sp²): cuando el carbono se combina con solo 3 átomos, ocupa 2 valencias con un átomo que no sea monovalente.

En esta hibridación son presentes los enlaces dobles.

Esta hibridación se produce, en la cual los orbitales 2s, 2px y 2py se hibridan para generar 3 orbitales híbridos conocidos como orbitales sp² lo cual el orbital Spz no cambia.

2 orbitales sp² + 2 átomos-------> Enlace covalente σ

2 átomos C------>enlace doble---->fusión---->orbital 3 sp² de cada carbono (enlace σ)

Orbitales P no híbridos---->enlace π

Hibridación digonal (sp): se produce cuando un átomo de carbono se encuentra unido solo a 2 átomos, por ejemplo, otro carbono y un hidrogeno; en este caso solo se forman dos orbitales atómicos “SP” quedando dos orbitales P no híbridos. El resultado de esto es la formación de un enlace triple entre dos carbonos compuestos por enlaces π (2) y uno σ dando resultado la fusión de 2 orbitales P y de uno de los orbitales híbridos SP.

 

TIPO DE HIBRIDACION	ANGULO DE ENLACE	FORMA GEOMETRICA DE LA MOLECULA	NUMERO DE ORBITALES P NO HIBRIDOS	TIPO DE ENLACE ENTRE CARBONOS
SP³	109,5°	Tetraédrica	0	Sencillo (σ)
SP²	120°	Trigonal plana	1	Doble (σ y π )
SP	180°	Lineal	2	Triple (σ y π )