PROPIEDADES DEL ÁTOMO DE CARBONO1. Tetravalencia del carbono

Es la capacidad que tiene el átomo de carbono de formar cuatro enlaces covalentes cuando se une con otros átomos. Así, el carbono adopta la forma de un tetraedro regular.

El carbono natural o basal presenta la configuración electrónica 1s2 2s2 2p2. Los dos primeros electrones ocupan el primer nivel de energía con sus espines apareados 1s2, mientras que los cuatro restantes ocupan el segundo nivel. En este último nivel, dos electrones están en los orbitales s con espines apareados 2s2, y los otros dos, en orbitales p con espines desapareados 2p2: 2px2 2py2.

El átomo de carbono solo debería formar dos enlaces covalentes. Sin embargo, tiene la capacidad de formar cuatro enlaces covalentes. Este fenómeno se explica por la propiedad de hibridación.

2. Autosaturación del carbono

Es la capacidad que tiene el átomo de carbono de compartir sus electrones de valencia consigo mismo y formar cadenas carbonadas. Esta propiedad es fundamental en el carbono y lo diferencia del resto de elementos químicos. Cuando comparte sus electrones con otros átomos de carbono, puede originar enlaces simples, dobles o triples; según comparta uno, dos o tres pares de electrones.

Enlace simple Enlace doble Enlace tripleDos átomos de carbono comparten un par de electrones. Es el enlace más fuerte. La geometría de la molécula con enlace simple es tetraédrica, ya que cada átomo de carbono tiene sus cuatro enlaces dirigidos hacia los vértices de un tetraedro regular.

En este tipo de enlace, los átomos de carbono comparten dos pares de electrones. Es más débil que el anterior y tiene geometría plana triangular.

Se forma cuando los átomos de carbono comparten tres pares de electrones. Es el más débil de todos. Su geometría es lineal, pues sus enlaces están dispuestos en línea recta.

3. Hibridación del carbono

Es la mezcla de dos orbitales atómicos diferentes, pero del mismo nivel, para formar nuevos orbitales apropiados mediante un reordenamiento de electrones. Esta propiedad permite que el átomo de carbono se una a otro átomo de carbono u otro elemento. La hibridación se presenta de varias formas, las cuales dependen de que el orbital s se mezcle con 3, 2 o 1 de los orbitales p. Así se generan los orbitales híbridos tipo sp3, sp2 y sp.

Hibridación sp3

Es la mezcla de un orbital s con tres orbitales p (px, py y pz) para formar cuatro orbitales híbridos sp3 con un electrón cada uno. De esta manera, cada uno de los cuatro orbitales híbridos sp3 del carbono puede enlazarse a otro átomo, es decir, el carbono podrá enlazarse a otros cuatro átomos. Se explica así la tetravalencia del átomo de carbono.

Hibridación sp2

Este tipo de hibridación se da en casos donde el carbono participa de un doble enlace, ya sea con otro átomo de carbono u otro elemento. Si la hibridación se genera entre el orbital s y dos orbitales p, se formarán tres orbitales híbridos sp2.

Hibridación sp

Este tipo de hibridación se encuentra en moléculas donde el carbono participa de un enlace triple con otro átomo de carbono o un átomo de otro elemento. Si la hibridación ocurre entre el orbital s y un orbital p, se formarán dos orbitales híbridos sp iguales entre sí.