Hibridación de orbitales atómicos en los átomos de nitrógeno y oxígeno. PDF

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resumen de la hibridación de los orbitales atómicos de los átomos de hidrogeno, con ejercicios incluidos.
En ciertas ocasiones, los electrones necesarios para la formación de un enlace químico se encuentran formando parejas dentro de los orbitales del átomo al cual pertenecen. Ellos logran sep...

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Hibridación de orbitales atómicos en los átomos de nitrógeno y oxígeno En ciertas ocasiones, los electrones necesarios para la formación de un enlace químico se encuentran formando parejas dentro de los orbitales del átomo al cual pertenecen. Ellos logran separarse con una pequeña absorción de energía, para formar enlaces con otros elementos. La promoción electrónica es el paso de un electrón que se encuentra apareado en un orbital, hacia el orbital más cercano que se encuentre vacío. Lo que quiere decir que los orbitales sencillos s y p en las moléculas orgánicas no están orientados 90° cada uno, como se espera. Si no que se separan lo más que pueden “repeliéndose” unos con otros enlaces o electrones no enlazados. En esta guía encontrarás un breve resumen que te ayudará a entender cómo se comportan las moléculas orgánicas para formar enlaces. Para explicar las formas de moléculas orgánicas comunes asumimos que los orbitales s y p se combinan para formar orbitales atómicos híbridos, los cuales separan los pares de electrones de manera más amplia en el espacio y colocan una mayor densidad electrónica en la región de enlace entre los núcleos.

Algunas reglas generales para determinar la hibridación de los orbitales y los ángulos de enlace de los átomos en moléculas orgánicas son las siguientes: Regla 1: los electrones de enlace sigma como los pares de electrones no enlazados pueden ocupar orbitales híbridos. El número de orbitales híbridos de un átomo se calcula sumando el número de enlaces sigma y el número de pares de electrones no enlazados en ese átomo. Debido a que el primer enlace con otro átomo siempre es un enlace sigma, el número de orbitales híbridos puede calcularse sumando los pares de electrones no enlazados con el número de átomos enlazados al átomo central. Regla 2: Utilice la hibridación y la geometría que den la separación más amplia posible del número calculado de enlaces y pares de electrones no enlazados. El número de orbitales híbridos obtenido es igual al número de orbitales atómicos combinados. Los pares de electrones no enlazados ocupan más espacio que los pares de electrones de enlace; por lo tanto, reducen los ángulos de enlace. Regla 3: Si dos o tres pares de electrones forman un enlace múltiple entre dos átomos, el primer enlace es un enlace sigma formado por un orbital híbrido. El

segundo es uno de tipo pi, el cual consiste en dos lóbulos que se ubican arriba y abajo del enlace sigma, formado por dos orbitales p no hibridados. El tercer enlace de un enlace triple es otro enlace pi, perpendicular al primer enlace pi.

Geometría plana del etileno. Los átomos de carbono del etileno tienen hibridación sp2 y ángulos de enlace trigonales de aproximadamente 120°. Todos los átomos de carbono e hidrógeno se encuentran en el mismo plano. Hibridación del átomo de nitrógeno en el amoniaco NH3: La hibridación depende del número de enlaces sigma más los pares de electrones no enlazados. Una estructura de Lewis nos da esta información.

Figura 2. Estructura de Lewis del amoniaco En esta estructura hay tres enlaces sigma y un par de electrones no enlazados. Se necesitan cuatro orbitales híbridos lo que implica una hibridación sp3, una geometría tetraédrica alrededor del átomo de nitrógeno y ángulos de enlace de aproximadamente 109.5°. La estructura resultante es muy parecida a la del metano, excepto que uno de los orbitales híbridos sp3 está ocupado por un par de electrones no enlazados.

Figura 3. Estructura tetraédrica del amoniaco Los ángulos de enlace del amoniaco (107.3°) son ligeramente menores que el ángulo tetraédrico ideal, 109.5°. Los electrones no enlazados son más difusos que un par de electrones de enlace y ocupan más espacio. El par de electrones no enlazados repele a los electrones de los enlaces N-H y comprime el ángulo de enlace.

Hibridación del átomo de oxígeno en el agua H2O: Se sabe que la molécula de agua tiene geometría angular; y un ángulo de 104,5º, es por este motivo que debemos recurrir a una hibridación sp3 en la que intervendrán, por tanto, el orbital 2s y los 3 orbitales. Al tener hibridación sp3, los dos átomos de hidrógeno se localizan en los vértices de un tetraedro centrado en el oxígeno y los dos pares de electrones sin compartir en los dos vértices restantes. La molécula es casi esférica. Como el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, los enlaces del agua están polarizados. Cuando un átomo de hidrógeno de un enlace polarizado se aproxima al átomo electronegativo de otra molécula, se forma un puente de hidrógeno. Las moléculas de agua forman entre sí puentes de hidrógeno. En promedio, cada molécula de agua forma 4 puentes en el hielo y 3.6 en el agua. El agua es una molécula polar debido a la disposición espacial de sus enlaces polarizados. Esta polaridad determina que las moléculas interactúen con fuerza, lo que se refleja en muchas de sus propiedades físicas.

Figura 4. Geometría de la molécula de agua Se hibridarán el orbital 2s y el 2px a pesar de estar completos, dando lugar a 2 orbitales híbridos sp3 con un par de electrones libre y otros dos orbitales híbridos sp3 con un electrón desapareado. De esta forma, el oxígeno formará enlace covalente por solapamiento de los dos híbridos sp3 semillenos con los orbitales 1s de los oxígenos. Puesto que se tratará de un solapamiento frontal, se trata de enlaces de tipo sigma, σ (sp3-s). El ángulo no será de 109,5º porque los pares libres o no enlazantes ejercen una repulsión mayor sobre los pares enlazantes y distorsionan este ángulo levemente. Referencias: Geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos https://es.slideshare.net/linjohnna/geometra-molecular-e-hibridacin-de-orbitalesatmicos Wade, L.G. (2011) Química Orgánica. Volumen I. 7 ma edición. Ed. Pearson Educación Modelo de enlace de valencia. Rescatado de: https://www.quimitube.com/videos/hibridacion-sp3-de-la-molecula-de-agua/

El agua y las membranas biológicas. Rescatado de: https://www.bifi.es/~jsancho/estructuramacromoleculas2015/1aguaylasmembranasbi ologicas/1aguaymembranasbiologicas.htm...