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 ) |