Átomo de carbono y su hibridaciÓn
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ÁTOMO DE CARBONO Y SU HIBRIDACIÓN
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Nombre Carbono
Número atómico 6
Valencia 2,+4,-4
Configuración electrónica 1s22s22p2
Masa atómica (g/mol) 12,01115
Densidad (g/ml) 2,26
Punto de ebullición (ºC) 4830
Punto de fusión (ºC) 3727
Descubridor Los antiguos
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ESTADOS ALOTRÓPICOS Amorfa
La forma amorfa es esencialmente grafito, pero que no llega a adoptar una estructura cristalinamacroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los carbones y en el hollín.
Grafito A presión normal, el carbono adopta la forma del grafito, en la que cada átomo está unido a otros
tres en un plano compuesto de celdas hexagonales.Las dos formas de grafito conocidas alfa (hexagonal) y beta (romboédrica) tienen propiedades
físicas idénticas. Los grafitos naturales contienen más del 30% de la forma beta, mientras que elgrafito sintético contiene únicamente la forma alfa. La forma alfa puede transformarse en beta
mediante procedimientos mecánicos, y ésta recristalizar en forma alfa al calentarse por encima de1000 ºC.
El grafito es conductor de la electricidad, propiedad que permite su uso en procesos deelectroerosión. El material es blando y las diferentes capas, a menudo separadas por átomosintercalados, hace que fácilmente unas deslicen respecto de otras, lo que le da utilidad como
lubricante.
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FULLERENOSLos fullerenos tienen una estructura similar al grafito,pero el empaquetamiento hexagonal se combina conpentágonos (y, en ciertos casos, heptágonos), lo que
curva los planos y permite la aparición de estructuras de
forma esférica, elipsoidal o cilíndrica. El constituido por 60 átomos de carbono, que presenta una estructura
tridimensional y topología similar a un balón de fútbol, esespecialmente estable. Los fullerenos en general, y losderivados del de 60 átomos en particular, son objeto de
intensa investigación en química desde su
descubrimiento a mediados de los 1980.
DIAMANTEA muy altas presiones, el carbono adopta
la forma del diamante, en el cual cada
átomo está unido a otros cuatro átomosde carbono, como en los hidrocarburos. El
diamante presenta la misma estructura
cúbica que el silicio y el germanio y,
gracias a la resistencia del enlace químico
carbono-carbono, es, junto con el nitrurode boro, la sustancia más dura conocida.
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Hibridación sp3 o tetraédricaPara los compuestos en los cuales el carbono presenta enlaces
simples, hidrocarburos saturados o alcanos, se ha podido comprobarque los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de forma
que el núcleo del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedroregular y los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos
hacia los vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si seconsidera que los tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para
formar cuatro orbitales híbridos sp3.
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Hibridación sp2
En la hibridación trigonal se hibridan los orbitales
2s, 2px y 2 py, resultando tres orbitales idénticossp2 y un electrón en un orbital puro 2pz .
Un átomo de carbono hibridizado sp2
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El carbono hibridado sp2 da lugar a la serie de los alquenos.La molécula de etano o etileno presenta un doble enlace:
un enlace de tipo por solapamiento de los orbitales híbridos sp2
un enlace de tipo por solapamiento del orbital 2 pz
El enlace es más débil que el enlace lo cual explica la mayor reactividad de los alquenos, debido al grado de instauración que
presentan los dobles enlaces.El doble enlace impide la libre rotación de la molécula
Modelo de enlaces de orbitales moleculares del etileno formado a partir de dos átomos de carbono hibridizados sp2 y cuatro átomos de
hidrógeno.La molécula tiene geometría triangular plana y el ángulo H - C - Ces de 120º
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Hibridación spLos átomos que se hibridan ponen en juego un orbital s y uno p,para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo deperturbación en su configuración.
Un átomo de carbono hibridizado sp
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El ejemplo más sencillo de hibridación sp lo presenta el etileno. Lamolécula de acetileno presenta un triple enlace:
a.U
n enlace de tipo por solapamiento de los orbitales hibridos spb. Dos enlaces de tipo por solapamiento de los orbitales 2 p.
Formación de orbitales de enlaces moleculares del etino a partir dedos átomos de carbono hibridizados sp y dos átomos dehidrógeno.
La molécula tiene geometría lineal y el ángulo H - C - C es de 180º.
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G
eometría molecular tetraédrica.- Elcarbono se encuentra en el centro de untetraedro y los enlaces se dirigen hacia losvértices.
Geometría triangular plana.- El carbonose encuentra en el centro de un triángulo.Se forma un doble enlace y dos enlacessencillos.
Geometría lineal.- Se forman dos enlacessencillos y uno triple.
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Enlaces H C N O F Cl Br I
Simple 0.30 0.77 0.70 0.66 0.64 0.99 1.04 1.33
Doble 0.67 0.61 0.55
Triple 0.60 0.55
Enlaces Distancia C Energía Kj/mol
C C 1'54 347
C = C 1'34 598
C C 1'20 811
Longitud de enlaceEs la distancia entre los núcleos de los átomos que forman elenlace.
Radio covalenteEs la mitad de la longitud de un enlace covalente entre dosátomos iguales.Radios covalentes atómicos en unidades ángstrom (Å)
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FÓRMULAS QUÍMICASFÓRMULAS QUÍMICAS
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Fórmula Empírica:Fórmula Empírica:Indica la relación entre el número de átomos de
cada elemento presente en la molécula, sin que
esta relacione cantidad exacta de átomos.
Ejemplo: CH2O
Corresponde a la fórmula mínima de la glucosaC6H12O6
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Formula Esquemática oFormula Esquemática o
EstructuralEstructural
Indica la posición que ocupan unos átomos
con relación a otros, es decir informa sobrela estructura de la molécula.
ACETONA
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TIPOS DE CARBONO
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PRIMARIO.- Está unido a unsolo átomo de carbono.
Ejemplo:
CH3-CH2-CH3
Los carbonos de color rojo son primarios porque están unidos a unsolo carbono, el de color azul.
SECUNDARIO.- Está unido ados átomos de carbono.
Ejemplo:CH3-CH2-CH3
El carbono de color rojo es secundario porque está unido a dos
átomos de carbono, los de color azul.
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TERCIARIO.- Está unidos a tres
átomos de carbono.Ejemplo:
El carbono de color rojo es terciario porque está unido a tres carbonos, losde color azul.
CUATERNARIO.- Está unido a 4átomos de carbono.
Ejemplo:
El carbono rojo es cuaternario porque está unido a 4 átomos de carbonos,los de color azul.
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Ejemplo 1Complete los datos de la tablade acuerdo a la siguiente
estructura:
CarbonoTipo de
hibridación
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
plana120° Doble Secundario
f) Lineal 180° Triple Secundario
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EJERCICIO: 1Complete los datos de la tabla de acuerdo a la siguiente estructura: Revise sus
resultados en la sección de respuestas.
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EJERCICIO: 2
Complete los datos de la tabla de acuerdo a la siguiente estructura: Revisesus resultados en la sección de respuestas.
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Carbono-Tipo deenlace
Tipo decarbono
Tipo dehibridación
Geometríamolecular
Ángulode enlace
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
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