ORBITALES HIBRIDOS SP3, SP2 Y SP

Q.F. Mario Olaya Querevalú

ORBITALES ATÓMICOS

● Es la región en el espacio en la que es probable que se encuentre un electrón. Hay diferentes tipos de orbitales, de tamaños y formas diferentes, dispuestos en torno al núcleo específico. El tipo de orbital que ocupe un electrón depende de su energía

ORBITALES ATÓMICOS

ORBITAL “s”

ORBITAL “ p”

Nota: El plano pasa entre los dos lóbulos de cada orbital p en donde la densidad electrónica es cero, a este región se le denomina NODO

Orbitales tipo “d”

PRINCIPIOS DE EXCLUSIÓN DE PAULI

● Un orbital atómico determinado puede ser ocupado, por solo dos electrones que, para poder hacerlo, deben de tener espines opuestos. Estos electrones de espines opuestos se consideran apareados. Electrones de igual espin tienden a separarse lo más posible.

1s

2s

2p

Boron1s

2s

2p

Carbon1s

2s

2p

Nitrogen

1s

2s

2p

Oxygen1s

2s

2p

Fluorine1s

2s

2p

Neon

ORBITALES MOLECULARES

● En las moléculas al igual que en los átomos aislados, los electrones ocupan orbitales. De acuerdo con las mismas reglas. Estos orbitales moleculares se consideran centrados en torno a muchos nucleos, cubriendo quiza la molécula entera; la distribución de núcleos y electrones es simplemente la que da como resultado la molécula más estable.

Potencial de EnergíaEL POTENCIAL DE ENERGÍA DE UNA MOLÉCULA DE HIDRÓGENOES UNA FUNCIÓN DE LA DISTANCIA INTERMOLECULAR

Principio de incertidumbre de Heinsemberg

● No se puede conocer la posición exacta de un electrón en un determinado tiempo y espacio.

● Podemos describir al electrón en terminos de probabilidad de encontrarlo en un determinado lugar (2)

● Las combinaciones o traslapamientos de los orbitales atómicos dan origen a los ORBITALES MOLECULARES Los orbitales moleculares abarcan ambos núcleos y los

electrones pueden moverse entre ellos Los orbitales moleculares pueden contener un máximo de

dos electrones apareados conocidos como spin El número de orbitales moleculares que resultan, siempre

son iguales al número de orbitales atómicos que se combinan.

● Orbitales Moleculares enlazantes: Los electrones que se encuentran formando estos

enlaces poseen la más baja energía, denominada basal.

-El traslapamiento de dos orbitales atómicos 1s de dos hidrógenos idénticos forman un orbital molecular enlazante.

-En oposición a ellos también se forman el orbital molecular antienlazante

HIBRIDAZIÓN SP3● ORBITAL HIBRIDO: La combinación de funciones

de onda para orbitales “s” y “p” dan como resultado nuevos orbitales denominados “Orbitales atómicos híbridos”

1s

2s

2p

Ground state

1s

2s

2p

Excited state

1s

4sp3

sp2-Hybridized state

Promotion of electron Hybridization

La estructura del metano

● Hibridación de Orbitales atómicos de un átomo de carbono

Hibridación de un orbital atómico puro para producir un orbital híbrido sp3.

● Los cuatro orbitales sp3 estan orientadas en ángulos de 109.5º con respecto uno del otro. Un carbón sp3 le confiere una estructura tetraédrica para el METANO

- Traslpamiento de orbitales híbridos

FORMA DE UN sp3 DEL CARBONO

FORMACIÓN DE UN ENLACE C-H

ENLACE SIGMA● Todos los enlaces simples son enlaces sigmaPara representar este tipo de enlace se tiene la

configuración del etano:

* LIBRE ROTACIÓN ENTRE CARBONO - CARBONO

Nota: La rotación de grupos unidos a un solo enlace, normalmente no requiere una cantidad grande de energía. A esto se le denomina libre rotación

HIBRIDACIÓN SP2

LA ESTRUCTURA DEL ETENO (ETILENO)

- UNO DE LOS ORBITALES 2p ESTA SIN HIBRIDIZAR

- LOS TRES ORBITALES SP2 QUE RESULTAN DE LA HIBRIDACIÓN, ESTÁN DIRECTAMENTE DIRIGIDOS HACIA LAS ESQUINAS DE UN TRIANGULO REGULAR

UN CARBONO sp2 HIBRIDIZADO

- Un modelo de orbitales moleculares enlazantes del ETANO, formado por dos carbonos sp2 hibridizados y cuatro átomos de hidrógeno

ENLACE PI ( )● Los orbitales “p” paralelos se traslapan por debajo del plano

de la estructura de la molécula.● Los enlaces traslapados dan como resultado la formación de

un enlace pi (

MO

MO

* MO

* MOAntibonding

BondingEn

ergy

Rigidez de los enlaces dobles:* No todos los enlaces permiten la rotación libre. En el etileno el doble enlace entre los dos grupos CH2, tiene un enlace sigma y un enlace pi.

* Un giro de 90º hace que el enlace Pi se rompa emitiendo energía.

Isomería Estructural ● Los isomeros son compuestos diferentes que tiene la

misma fórmula esctructural. Ejemplo: n- butano y el isobutano

Estereoisomería ● Son compuestos que solo difieren en sus

orientaciones espaciales. Ejemplo:

H

H

CH3

CH3

HH

CH3CH3

Trans - 2 - buteno Cis - 2 - buteno

A los isomeros Cis y Trans, se les llama también isómeros geométricos, por que difieren en la geometría de los grupos en un doble enlace. El isómero Cis siempre es el que tiene los grupos semejantes en el mismo lado del doble enlace, y el isomero trans tiene los grupos similares en el lado opuesto.

Para tener isomería geométrica debe de tenerse, dos grupos diferentes en cada extremo del doble enlace, de otro modo no pueden existir los isómeros Cis y trans

H

H

Cl

Cl

Cl

H

Cl

Cl

¿Son isómero cis y trans?

¿cuál de los compuestos siguientes presenta isomería geométrica? Escribir las fórmulas Cis y Trans si fuera posible

CHF=CHF F2C = CH2

CH2 = CH - CH2 – CH3

Cl H

Cl H

Cl H

H Cl

Cis – 1,2 – dicloroeteno Trans – 1,2 - dicloroeteno

ORBITALES HIBRIDOS SP

Q.F. Mario Olaya Querevalú

LA ESTRUCTURA DEL ETINO (ACETILENO)

C C HHEthyne

(acetylene)

(C2H2)

C C HH3CPropyne

(C2H2)

C C HH

180o 180o

Hibridación SP

Los orbitales híbridos sp tienen sus lóbulos largos positivos orientados en un ángulo de 180º con respecto uno del otro.

El triple enlace carbono – carbono consiste en dos enlaces pi y un enlace sigma.

● La simetría circular existe a lo largo de un triple enlace.

Longitud de enlaces del etano, eteno y etino

GRACIAS