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Hibridación y geometría molecular
¿Qué es la hibridación?
• La Hibridación es el término que
se utiliza para explicar la mezcla
de los orbitales atómicos en un
átomo ( generalmente átomo
central), para generar un
conjunto de orbitales híbridos
¿Qué es la Hibridación?
Los enlaces formados por el carbono (y por
otros átomos) se explican a través de la
Teoría del Enlace de Valencia (TEV), que
utiliza el concepto hipotético de orbitales
híbridos, que son: “ orbitales atómicos que
se obtienen cuando dos o más orbitales no
equivalentes , del mismo átomo,
se
combinan (hibridación), preparándose para
la formación del enlace covalente”.
Características del Carbono
Estado basal y estado excitado del C
Su configuración electrónica en su estado natural es:
1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz (estado basal).
Se ha observado que en los compuestos orgánicos
el carbono es tetravalente, es decir, que puede
formar 4 enlaces. Cuando este átomo recibe una
excitación externa, uno de los electrones del
orbital 2s se excita al orbital 2pz , y se obtiene un
estado excitado del átomo de carbono:
1s² 2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz¹ (estado excitado).
La configuración electrónica desarrollada para el carbono es:
El primer paso en la hibridación, es la promoción de un electrón del orbital 2s
al orbital 2p.
Estado electrónico fundamental
de átomo de carbono
2da. capa
2s
2px
2py
2pz
2da. capa
2s
2px
2py
2pz
4 orbitales híbridos sp3 cada uno ocupado por
un electrón
sp3
Forma del orbital sp3
4 orbitales híbridos sp3
Estos orbítales son idénticos entre
si, pero diferentes de los originales
ya que tienen características de los
orbítales “s” y “p”.combinadas.
Estos son los electrones que se
comparten.
En
este
tipo
de
hibridación
se
forman
cuatro
enlaces sencillos.
Esta hibridación da lugar a cuatro
orbitales híbridos que se dirigen desde el
centro de un tetraedro a sus vértices
(geometría tetragonal), se combinan un
orbital s y tres orbitales p, siendo el ángulo
entre sus ejes de 109º28’.
Este tipo de hibridación lo
presentan las moléculas de agua, amoniaco
y metano entre otras
METANO
109,3°
AGUA
105°
AMONIACO
107°
En el metano los ángulos son los del tetraedro, sin embargo
en el agua el ángulo es menor, esto es debido a la repulsión de
los pares de electrones que tiene el oxígeno sin compartir con
los electrones de enlace. En el caso del amoniaco ocurre algo
similar pero la repulsión es menor, por lo que los ángulos son
mayores.
El átomo de carbono forma un enlace doble y
dos sencillos.
Hibridación sp2
Figura 15
2da. capa
2s
2px
2py
2pz
2da. capa
2s
2sp2
2px
2py
2pz
2pz
3 orbitales híbridos sp2 cada uno ocupado por un electrón y
1 orbital p con un electrón
Hibridación sp2 de un átomo de carbono
Estado
fundamental
Promoción
de electrón
Estado
hibridizado
sp2orbitales sp2
10.5
Formación de orbitales híbridos sp2
10.4
Formación de orbitales híbridos sp2
10.4
Hibridación sp2 o trigonal:
Se produce al combinarse un orbital s
con dos orbitales p del mismo átomo,
dando lugar a tres orbitales híbridos que
adquieren una configuración plana
triangular, los orbitales híbridos están
dirigidos desde el centro a los vértices de
un triángulo equilátero, con ángulos entre
sus ejes de 120º.
Este tipo de hibridación la
presentan las moléculas de trifluoruro de
boro, eteno, benceno y
en general
todos los dobles enlaces en el caso de los
compuestos orgánicos.
Ejemplo: ETENO
C 1s2 2s2 2px 2py1 2pz1, promociona un
electrón del orbital 2s al 2px, dando 1s2 2s1
2px1 2py1 2pz1
H 1s1
Se forma un enlace sigma por solapamiento de dos
orbitales sp2 y un enlace pi por solapamiento lateral
de dos orbitales p.
Hibridación sp o diagonal
En este tipo de hibridación sólo se combina un
orbital “p” con el orbital “s”. Con este tipo de
hibridación el carbono puede formar un triple enlace
Se produce cuando entran en
juego, para la formación de un
enlace covalente, un orbital de
tipo s y otro de tipo p, dando
lugar a dos orbitales híbridos que
se colocan linealmente.
Este tipo de hibridación la
presentan el hidruro de berilio,
fluoruro de berilio y moléculas
orgánicas con triple enlace como
el acetileno, entre otros.
Hibridación sp
2da. capa
2s
2px
2py
2pz
2da. capa
2s
2px
2py
2pz
2 orbitales híbridos sp cada uno ocupado por un electrón y
2 orbital p con un electrón cada uno
2sp
2py
2pz
FLUORURO DE BERILIO
Be 1s2 2s2 promociona un electrón del 2s al 2px,
dando 1s2 2s1 2px1 2py 2pz
Se hibrida el 2s y el 2px dando dos orbitales
híbridos sp, con un electrón cada uno.
F 1s2 2s2 2px1 2py2 2pz2
Se forman dos enlaces de tipo sigma
ACETILENO O ETINO
C 1s2 2s2 2px 2py1 2pz1 promociona un electrón del orbital 2s al 2px, dando 1s2 2s1
2px1 2py1 2pz1
H 1s1
Se hibrida el 2s y el 2px, formándose dos orbitales hibridos sp con un electrón cada
uno de ellos.
Se forman tres enlaces uno de tipo sigma y dos de tipo pi. Como los electrones de los
enlaces pi poseen , por la naturaleza del enlace, mucha movilidad, los enlaces pi se
representan en muchas ocasiones en forma de nube electrónica por encima y debajo del
enlace pi
¿Cómo predigo la hibridación del átomo central?
Cuente el número de pares libres y el número
de átomos enlazados al átomo central
# de pares libres
+
# de átomos enlazados
Hibridación
Ejemplos
2
sp
BeCl2
3
sp2
BF3
4
sp3
CH4, NH3, H2O
10.4
Ejemplo
Complete los datos de la tabla de acuerdo a la siguiente estructura:
Carbono
A
B
c
Tipo de
hibridación
Geometría
molecular
Ángulo de
enlace
Tipo de
enlace
Tipo de
carbono
Geometría
molecular
Ángulo de
enlace
Tipo de
enlace
Tipo de
carbono
a)
Tetraédrica
109.5°
Sencillo
Primario
b)
Tetraédrica
109.5°
Sencillo
Cuaternario
c)
Triangular
plana
120°
Doble
Secundario
d)
Lineal
180°
Triple
Primario
e)
Triangular
plana
120°
Doble
Secundario
f)
Lineal
180°
Triple
Secundario
Carbono
Tipo de
hibridación
Recuerde que para determinar el tipo de carbono se cuentan los carbonos
unidos, no los enlaces. Como en el carbono d) está unido a un solo
carbono (primario) y el otro enlace es con un átomo de cloro.
Número de zonas
de densidad de carga
Geometría electrónica
Ángulo
2
Lineal
180º
3
Triangular plana
120º
4
Tetraédrica
109.5º
5
Bipirámide triangular
120º y 90º
6
Octaédrica
90º
Ejemplos de enlaces
Enlace sigma
Enlace pi
1.-Complete los datos de la tabla de acuerdo a la
siguiente estructura
Carbono
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Tipo de
enlace
Tipo de
carbono
Tipo de
hibridación
Geometría
molecular
Ángulo de
enlace
2.-Complete la información solicitada en la tabla en base a la siguiente
estructura.
Carbono
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Tipo de
hibridación
Ángulo de
enlace
Geometría
molecular
Tipo de carbono
Tipo de
enlace
El benceno
 Fórmula: C6H6
 Es una estructura plana resonante de tres
dobles enlaces alternados

Nube “” común
Esqueleto “”
Hibridación sp2 del benceno. Nube electrónica “”
Imagen cedida por © Ed. ECIR. Química 2º Bachillerato.
Algunos derivados del benceno
con nombre propio
CH3
tolueno
OH
fenol
COOH
ácido benzoico
CHO
benzaldehído
CONH2
benzamida
 Puede nombrase como radical (fenil) o como grupo
principal:
 Ejemplo:
CH2–CH3 etil–benceno o feniletano
Cuando hay dos sustituyentes puede usarse:
OH 1,2 bencenodiol ; 1,2 dihidroxibenceno ;
(orto) o–dihidroxibenceno
OH
NO2
1,3 dinitrobenceno ;(meta) m–dinitrobenceno
O2N
◦ H3C–
CH3 1,4 dimetilbenceno
(para) p–dimetilbenceno
Nombres de grupos especiales
• –CH–CH3 isopropil
|
CH3
(metil–etil)
• –CH–CH2–CH3
|
CH3
secbutil
(1 metil–propil)
• –CH2–CH–CH3
|
•
CH3 isobutil
(2 metil–propil)
• CH3
|
–C–CH3 tercbutil
|
CH3 (dimetil–etil)
• –CH=CH2
vinil
• –CH2–CH=CH2 alil
•
(–C6H5) fenil
1.-Indicar la hibridación del átomo subrayado en cada una de
las siguientes moléculas o iones: HCCl3 CS2 NO2+, NO2–, NO3–
2.-Indicar la hibridación de los átomos indicados en cada una
de las siguientes moléculas:
a) carbono y oxígeno en metanol, CH3OH.
b) carbonos en propeno, CH3-CH=CH2 .
c) carbonos y nitrógeno de la glicina, NH2-CH2 COOH
3.- Escribe la estructura de lewis de las siguientes moléculas y a
partir de esta explica que hibridación y que geometría tienen
a) O3
b) metanona
c) Dióxido de carbono
d) Tetracloruro de carbono
e) Ácido acético (más de un átomo central, se aplica geometría a
cada uno)
f) Trifluoruro de boro
g) 1 butanol