Qué tiene de particular el átomo de carbono?

Transcripción

1 Qué tiene de particular el átomo de carbono? - Se encuentra a la mitad del segundo período en la tabla periódica - Es tetravalente - Se une consigo mismo formando cadenas - Se une consigo mismo de tres maneras diferentes: a través de enlaces sencillos, de dobles enlaces y de triples enlaces.

2 Se encuentra a la mitad del segundo período en la tabla periódica

3 Es tetravalente C

4 Se une consigo mismo formando cadenas C C C C C C C C

5 Se une consigo mismo de tres maneras diferentes: a través de enlaces simples, de enlaces dobles y de enlaces triples. C C C C Enlace simple Enlace doble C C Enlace triple

6 Elementos esenciales en la alimentación y salud de los animales

7 Estructura atómica

8 Mecánica clásica Mecánica cuántica o mecánica ondulatoria Considera al electrón como una dualidad onda-partícula. Mediante ecuaciones matemáticas complejas define la zona del espacio en la cual se mueve el electrón alrededor del núcleo. A esta zona, donde hay una probabilidad mayor del 90% de encontrar los electrones se llama orbital.

9 Orbitales atómicos Orbitales s Orbitales p Orbitales d

10 Orbitales atómicos Orbitales s

11 Orbitales atómicos Orbitales p

12 orbital 2s núcleo orbitales 2p orbital 1s

13 Cómo asignar electrones a los orbitales Principio de exclusión de Pauli: No pueden existir más de 2 electrones en un orbital cualquiera y dichos electrones deben diferir en la orientación de sus spines o momentos magnéticos que se representan con flechas en sentido opuesto o Wolfgang E. Pauli Niels Bohr Principio de Aufbau (del alemán Aufbauprinzip: principio de construcción): Los electrones se ubican en los orbitales de menor energía posible. Si un átomo tiene 4 electrones, ubica 2 electrones en el orbital 1s y 2 electrones en el orbital 2s. El orden es 1s 2s 2p 3s 3p Regla de Hund: No se llena un orbital con 2 electrones hasta que cada orbital de igual energía contenga ya un electrón. Todos los electrones desapareados tienen el mismo spin. Friedrich Hund

14 Principio de construcción (Aufbau):

15 Regla de la máxima multiplicidad de Hund: No se llena un orbital con 2 electrones hasta que cada orbital de igual energía contenga ya un electrón. Todos los electrones desapareados tienen el mismo spin. correcto incorrecto

16 Ejemplos de aplicación de las reglas para el llenado de orbitales

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18 Por qué se unen los átomos para formar las moléculas? Cómo se unen?

19 Enlace covalente H + H H H 1s 1s Molécula de H 2 Mientras menos energía tenga un sistema (por ejemplo: una molécula), más estable es.

20 Enlace covalente H + H Orbital atómico 1s Orbital molecular Orbital atómico 1s

21 Enlace covalente Atracción Nube electrónica Repulsión Núcleo Recordar!!! En el enlace covalente se comparten pares de electrones entre los átomos involucrados en el enlace

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23 Cómo se explica que carbono forme cuatro enlaces? Configuración electrónica del carbono Z = 6

24 4 orbitales híbridos sp 3 de igual energía Teoría de los orbitales híbridos Para Carbono Linus Pauling Promoción de 1 electrón a un orbital p

25 La combinación de 1 orbital s con 3 orbitales p da lugar a 4 orbitales híbridos sp 3

26 La combinación de 1 orbital 2s con 3 orbitales 2p da lugar a 4 orbitales híbridos sp 3

27 Geometría de los orbitales sp 3 : tetraédrica

28 El átomo de carbono puede formar cuatro uniones covalentes idénticas si se une a hidrógeno. Esto da lugar al hidrocarburo más sencillo de la familia de los alcanos llamado metano

29 Formación del enlace covalente (sigma) carbono-carbono Representación del etano con modelos moleculares

30 Una característica del enlace carbono-carbono con hibridación sp 3 es que presenta libertad de rotación de 360º

31 Formación de dobles enlaces carbono-carbono. Hibridación sp 2 Orbital p z puro

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33 Representación del etano con modelos moleculares

34 Geometría de los orbitales sp 2 : Trigonal plana El enlace carbono-carbono con hibridación sp 2 es rígido y no permite la libre rotación, a diferencia del enlace carbono-carbono con hibridación sp 3.

35 Formación de triples enlaces carbono-carbono. Hibridación sp

36 Geometría de los orbitales sp: lineal Representación del etano con modelos moleculares

37 Longitudes y fuerzas de los enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno en moléculas con enlaces simples, dobles y triples Mientras mayor es la fuerza de un enlace, más estable es la unión entre sus átomos, por lo tanto se requiere mayor energía para romperla.