GUIA 3. HIBRIDACION DEL C. GRADO 11º. PERIODO 2. 2021
INSTITUCION
EDUCATIVA CARLOS ADOLFO URUETA. AYAPEL-CORDOBA.
ASIGNATURA:
QUIMICA GENERAL. GRADO 11º_2021. TEMA: HIBRIDACION DEL CARBONO. Lic. MIGUEL
MEZA.
GUIA DE CLASES
NO PRESCENCIALES Nº 3. PERIODO 2.
EJE TEMATICO:
HIBRIDACION DEL CARBONO Y CLASES.
TEORIA RELACIONADA.
HIBRIDACION DEL ATOMO DE CARBONO:
Características
El carbono, se encuentra ubicado en el grupo IV A, tiene
un número atómico 6 y número de masa 12; en su núcleo tienen 6 protones y 6
neutrones y está rodeado por 6 electrones, distribuidos en dos niveles: dos en
1s, dos en 2s y dos en 2p. Los orbitales del nivel dos adquieren una conformación
llamada hibridación, donde se acomodan los 4 electrones del segundo nivel
en un orbital híbrido llamado sp.
El carbono tiene la capacidad de compartir cuatro
electrones de valencia y formar cuatro enlaces covalentes fuertes; además, los
átomos de carbono se pueden unir entre ellos y formar largas cadenas y anillos.
Pero a diferencia de todos los demás elementos, el carbono puede formar una
gran variedad de compuestos, ya sean desde los más sencillos, hasta los más complejos,
por ejemplo: desde el metano, con un átomo de carbono, hasta el ácido
desoxirribonucleico (ADN), que contiene más de 100 centenas de millones de
carbonos.
Estado basal y estado de excitado
Primero hay que definir en qué consiste el estado basal y
el estado excitado:
Un átomo en estado excitado es aquel en el cual uno de
sus electrones ha sido promocionado a un nivel energético superior.
Mientras que el estado basal o estado fundamental, es el
estado de menor energía en el que un átomo, molécula o grupo de átomos se puede
encontrar sin absorber ni emitir energía, en pocas palabras en su estado más
puro.
Su configuración electrónica en su estado natural es:
- 1s²
2s² 2p² (estado basal).
Su configuración electrónica en estado excitado es:
- 1s²
2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz¹.
En la naturaleza este tipo de átomos distribuyen sus
electrones.
Hibridación
La hibridación es una ley que se aplica en química, la cual
nos permite demostrar la geometría y propiedades de algunas moléculas que en la
teoría de enlace-valencia no se pueden demostrar. La hibridación consiste en
atribuir la composición de orbitales atómicos puros de un mismo átomo para
obtener orbitales atómicos híbridos.
Para que pueda llevarse a cabo la hibridación el átomo de
carbono tiene que pasar de su estado basal a uno activado cuando
se aplica energía. Existen diversos tipos de hibridación que involucran
orbitales atómicos s, p y d de un mismo átomo.
Hibridación sp³ (enlace simple)
La hibridación sp³ se define como la unión de un orbital
s con tres orbitales p (px, py y pz) para
formar cuatro orbitales híbridos sp3 con un electrón cada uno.
Cuatro
orbitales sp³.
Los orbitales atómicos s y p pueden
formar tres tipos de hibridación, esto depende del número de orbitales que se
combinen. Entonces, si se combina un orbital atómico s puro con tres orbitales
p puros, se obtienen cuatro orbitales híbridos sp3 con un ángulo máximo de
separación aproximado de 109.5º, esto es una de las características de
los alcanos.
A cada uno de estos nuevos orbitales se los denomina sp³,
porque tienen un 25% de carácter S y 75% de carácter P. Esta
nueva configuración se llama átomo de carbono híbrido, y al proceso de
transformación se llama hibridación.
A los enlaces sencillos –C-C– se los conoce
como enlaces sigma. Todo esto recurre a la disposición de
mezclarse un átomo con otro.
Hibridación sp² (enlace doble C=C)
Es la combinación de un orbital s con dos orbitales p (px y
py) para formar tres orbitales híbridos sp2. Los
orbitales híbridos sp2 forman un triángulo equilátero.
Los átomos de carbono también pueden formar entre sí
enlaces llamados insaturaciones:
- Dobles: donde la hibridación ocurre entre el orbital 2s
y dos orbitales 2p, quedando un orbital p sin hibridar, se producirán 3
orbitales sp². A esta nueva estructura se la representa como un octeto de
Johnson 2p6 y octavalente 2p¹.
Al formarse el enlace doble entre dos átomos, cada uno
orienta sus tres orbitales híbridos en un ángulo de 120º
Configuración
de los orbitales sp².
Hibridación sp (enlace triple) : La
formación de estos enlaces es el resultado de la unión de un orbital atómico s
con un orbital p puro (px), esto permite formar dos orbitales
híbridos sp con un electrón cada uno y una máxima repulsión entre ellos de
180°, permaneciendo dos orbitales p puros con un electrón cada uno sin
hibridar.
Los orbitales híbridos sp forman una figura lineal. La
hibridación sp se presenta en los átomos de carbono con una triple ligadura o
mejor conocido con un triple enlace carbono-carbono en la familia de los alquinos.
El enlace triple es aún más fuerte que el enlace doble, y
la distancia entre C-C es menor en comparación a las distancias de las otras
hibridaciones.
Conclusión:
La unión entre átomos de carbono da origen a tres
geometrías dependiendo de su enlace:
- Enlace
sp³: Tetraédrica.
- Enlace
sp²: Trigonal plana.
- Enlace
sp: Lineal.
CLASES DE CARBONO:
Los átomos de carbono: C-C. Pueden ser identificados
átomos de carbono diferentes con respecto al número de otros átomos de carbono
vecinos:
- átomo
de carbono primario: un átomo de carbono vecino
- átomo
de carbono secundario: dos átomos de carbono vecinos
- átomo
de carbono terciario: tres átomos de carbono vecinos
- átomo
de carbono cuaternario: cuatro átomos de carbono vecinos.
El carbón primario es aquel que se encuentra unido a un
átomo de carbono y contiene 3 hidrógenos.
El carbón secundario es aquel que se encuentra unido a 2
átomos de carbono y contienen 2 hidrógenos.
El carbón terciario es aquel que se encuentra unido a 3
átomos de carbono y contiene 1 hidrógeno.
El carbón cuaternario es aquel que se encuentra unido a 4
átomos de carbono y no contiene hidrógenos.
En la siguiente estructura diga cuántos y cuáles son los
carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios:
6 carbonos primarios y son A, E, G,
H, K, L
3 carbonos secundarios y son B, D, I
2 carbonos terciarios y son F, J
1 carbón cuaternario y es
C
ACTIVIDADES A
REALIZAR
1. realice la
configuración electrónica del átomo de carbono (Z= 6). Indicar: número de
niveles de energía, subniveles de energía, electrones del último nivel de
energía (electrones de valencia).
2. Explique cómo
puede llevarse a cabo la hibridación del átomo de carbono?
3. A que se
refiere cuando se habla del estado excitado del carbono?
4. Que es un
orbital atómico hibrido (OAH)?
5. Si se mezcla
un orbital S con tres orbitales P, que tipo de hibridación se forma?
6. Qué tipo de
hibridación es característica de los ALCANOS?. Porque?
7. Que es un
enlace sigma y como se forma?
8. Qué tipo de
hibridación forma enlaces dobles y que tipo de orbitales participan?
9. En que
compuestos se presenta la hibridación SP y que orbitales participan?
10. Qué tipo de geometría se presenta en
las tres hibridaciones del carbono y cuál es el valor del ángulo de enlace en
cada una de ellas?
11. En la siguiente estructura diga
cuántos y cuáles son los átomos primarios, secundarios, terciarios y
cuaternarios:
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