Enlace, estructura y propiedades en compuestos químicos orgánicos, Diapositivas de Química Orgánica

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Enlace, estructura y propiedades en

compuestos

químicos orgánicos

Índice

Introducción

Se verán algunos aspectos básicos de la química, como la estructura de los átomos, comportamientos, los distintos enlaces, características y ejemplos. Revisaremos se forman las estructuras de Lewis que son básicas para comprender compuestos, como algunas de estas estructuras presentan resonancia y como identificarlas. La geometría de las moléculas, su polaridad, tipos de hibridaciones, las distintas fuerzas intermoleculares y algunos conceptos y datos.

Modelo mecano cuántico del átomo

• El átomo es la unidad más pequeña de la materia
• Definimos el orbital como una región con alta probabilidad de encontrar electrones, y cómo los números

cuánticos se utilizan para describir los orbitales.

• Todos los orbitales con el mismo valor del número cuántico principal, n , se encuentran en la misma capa

electrónica principal o nivel principal , y todos los orbitales con los mismos valores de n y l están en la

misma subcapa o subnivel.

• El número de subcapas en una capa principal es igual al número cuántico principal, esto es, hay una subcapa

en la capa principal con n=1, dos subcapas en la capa principal con n=2, y así sucesivamente. El nombre dado

a una subcapa, independientemente de la capa principal en la que se encuentre, esta determinado por el

número cuántico l, de manera que como se ha indicado anteriormente: l=0 (subcapa s), l=1 (subcapa p), l=

(subcapa d) y l=3 (subcapa f).

Enlaces químicos

 Enlace covalente

• Ocurre cuando dos átomos se enlazan para formar una molécula, compartiendo electrones pertenecientes de su capa más superficial, alcanzando gracias a ello el conocido “octeto estable”. Los átomos así enlazados comparten un par (o más) de electrones, cuya órbita varía y se denomina orbital molecular. Tipos de enlace covalente
• S imple. Los átomos enlazados comparten un par de electrones de su última capa (un electrón cada uno). Por ejemplo: H-H (Hidrógeno-Hidrógeno), H-Cl (Hidrógeno-Cloro).
• Doble. Los átomos enlazados aportan dos electrones cada uno, formando un enlace de dos pares de electrones. Por ejemplo: O=O (Oxígeno-Oxígeno), O=C=O (Oxígeno-Carbono- Oxígeno).
• Triple. En este caso los átomos enlazados aportan tres pares de electrones, es decir, seis en total. Por ejemplo: N≡N (Nitrógeno-Nitrógeno).
• Dativo. Un tipo de enlace covalente en que uno solo de los dos átomos enlazados aporta dos electrones y el otro, en cambio, ninguno.
• Enlaces covalentes polares. Se enlazan átomos de distintos elementos y con diferencia de electronegatividad por encima de 0,5. Así se forman dipolos electromagnéticos.
• Enlaces covalentes no polares. Se enlazan átomos de un mismo elemento o de idénticas polaridades, con una diferencia de electronegatividad muy pequeña (menor a 0,4). La nube electrónica, así, es atraída con igual intensidad por ambos núcleos y no se forma un dipolo molecular.

 Ejemplos de enlace covalente que se dan en las siguientes moléculas:

• Oxígeno puro (O2). O=O (un enlace doble)
• Hidrógeno puro (H2). H-H (un enlace simple)
• Dióxido de carbono (CO2). O=C=O (dos enlaces dobles)
• Agua (H2O). H-O-H (dos enlaces simples)
• Ácido clorhídrico (HCl). H-Cl (un enlace simple)
• Nitrógeno puro (N2). N≡N (un enlace triple)
• Ácido cianhídrico (HCN). H-C≡N (un enlace simple y uno triple)

 Enlace metálico

• se produce únicamente entre los átomos de un mismo elemento metálico.
• Gracias a este tipo de enlace los metales logran estructuras moleculares sumamente compactas, sólidas y resistentes, dado que los núcleos de sus átomos se juntan a tal extremo, que comparten sus electrones de valencia.
• Lo que ocurre con los electrones es que abandonan sus órbitas acostumbradas alrededor del núcleo atómico cuando éste se junta con otro, y permanecen alrededor ambos como una especie de nube.
• Al los enlaces metálicos se deben muchas de las propiedades típicas de los metales, como su solidez, su dureza, e incluso su maleabilidad y ductilidad.
• cualquier elemento metálico puro es perfecto ejemplo. cualquier veta pura de: plata (Ag), oro (Au), cadmio (Cd), hierro (Fe), níquel (Ni), zinc (Zn), cobre (Cu), platino (Pt), aluminio (Al), galio (Ga), titanio (Ti), paladio (Pd), plomo (Pb), iridio (Ir) o cobalto (Co), siempre que no se encuentre mezclado con otros metales y elementos, se mantendrá unida mediante enlaces metálicos.

Ejercicios

Ejercicios

Excepciones de la regla del octeto a) Octeto incompleto. Elementos que forman compuestos donde se tienen menos de 8 electrones. Ejemplos: b) Número impar de electrones. Las moléculas que tengan un número impar de electrones no podrán cumplir con el octeto, ya que 8 es un número par. Ejemplos: c) Más de un octeto. Es el más frecuente. Se puede producir en elementos del tercer periodo en adelante. Ejemplos:

Ejercicio

Resonancia

• No siempre existe una estructura de Lewis que pueda explicar las propiedades de una molécula ión
• A cada una de ellas se denomina forma resonante o conjunto hibrido de resonancia.
• El método de la resonancia permite saber, de forma cualitativa, la estabilización que puede conseguir una molécula por deslocalización electrónica.
• Cuanto mayor sea el número de estructuras resonantes mediante las que se pueda describir una especie química mayor será su estabilidad.
• Por ejemplo en el nitrometano:

Ejercicios

• Trace la cantidad necesaria de estructuras de resonancia para cada una de las especies siguientes:

Geometría molecular

• En una molécula los pares de electrones se disponen en torno al átomo central de modo que se minimicen las repulsiones eléctricas entre ellos.
• Ejemplos de átomos centrales con cuatro pares de electrones y la repulsión entre los mismos hay que recordar que cargas iguales se repelen