Para comenzar, hay que precisar qué es un átomo y qué es una molécula. Entonces átomo se refiere a la unidad básica estructural de la materia que no puede ser dividida con procedimientos químicos, el átomo esta formado por electrones, protones y neutrones. Las moléculas son el enlace de dos o mas átomos para formar compuestos estables, entonces las moléculas están compuestas por átomos.
ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
Como se dijo previamente, el átomo es la unidad básica que constituye la materia, pero no es la mas pequeña.
El átomo esta formado por electrones, protones y neutrones. El modelo atómico aceptado actualmente describe que el átomo posee un núcleo donde se hallan los protones y los neutrones, y una nube electrónica que es la que esta alrededor del núcleo compuesta por los electrones, los cuales giran en una órbita determinada alrededor del núcleo. Las órbitas determinadas se llaman niveles de energía.
La siguiente imagen es la estructura del carbono.
Imagen tomada de: http://pe.kalipedia.com/geografia-espana/tema/graficos-estructura-atomica-carbono.html?x1=20070924klpcnafyq_38.Ees&x=20070924klpcnafyq_129.Kes
La teoría atómica actual, la teoría cuántica, le da al electrón propiedades de corpúsculo y de onda. entonces se basa en los principios de la incertidumbre. Los niveles están divididos en subniveles s, p, d y f, cada uno tiene 1, 3, 5 y 7 orbitales respectivamente. Un orbital tiene una capacidad de 2 electrones.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
es una manera de escribir la disposición de los electrones de un atomo, la técnica es muy sencilla:
imagen tomada de: http://fyq4eso.blogspot.com/2009/09/jueves-2409-configuraciones.html
Los números significan el nivel de energía, las letras el subnivel y el numero al que este elevado informa la cantidad de electrones que puede almacenar el subnivel. En cuanto a la flecha es muy importante, ya que nos indica el orden de llenado de los orbitales, que es según la cantidad de energía.
ELECTRONES DE VALENCIA
Son simplemente los electrones de la capa exterior, o sea, del ultimo nivel de energía del átomo y su importancia radica en que serán los que actuarán en la formación de enlaces con otros átomos
LEY DEL OCTETO
Es la regla que rige la formación de enlaces, por así decirlo, y consiste en que los átomos al enlazarse, buscarán la manera de imitar la configuración del gas noble mas cercano, o en términos mas sencillos, buscaran llenar completamente su ultimo nivel de energía.
Por Ejemplo:
El carbono, cuya configuración ya la hemos visto, tiene 4 electrones de valencia, y le faltan 2 electrones para completar su ultimo nivel de energía, osea que formara dos enlaces.
El oxigeno tiene 6 electrones en su ultima capa, así que le faltan dos para completar su ultimo nivel, osea que formará dos enlaces o uno doble.
Pero el carbono es un átomo especial porque tiene la capacidad de formar 4 enlaces en los compuestos orgánicos gracias a su hibridación, que la veremos mas adelante.
ENLACES ENTRE ÁTOMOS
Para una buena comprensión de las interacciones atómicas es necesario conocer algunos términos que son cruciales y esenciales para la clasificación y distinción de los enlaces.
ELECTRONEGATIVIDAD
Es la capacidad que tienen los átomos de atraer y ganar los electrones de otros átomos. Es una magnitud adimensional y no puede ser medida directamente, pero se halla un valor aproximado teniando en cuenta la masa atomica y la distancia de los electrones de valencia con respecto al núcleo (dado que entre mas lejos, menos fuerza de atracción ejercerá el núcleo y asi, serán mas fácilmente arrancados los electrones de valencia) el flúor es el elemento mas electronegativo, la electronegatividad cambia así:
imagen tomada de: http://uy.kalipedia.com/filosofia/tema/ilustracion-sigloXIX/electronegatividad.html?x=20070924klpcnafyq_68.Kes&ap=4
POLARIDAD
La polaridad es una propiedad de las moléculas y se refiere a un desequilibrio en las cargas de la molécula.
Esto se explica por que al enlazarse dos átomos con una diferencia de electronegatividad considerable los átomos van a tender hacia el lado del átomo mas electronegativo generando asi el desequilibrio mencionado
entonces las moleculas pueden ser apolares o polares.
¿QUE ES UN ENLACE?
Básicamente es un proceso físico que es el responsable de las interacciones entre atomos y moleculas, es el que le da estabilidad a los compuestos mas complejos de la naturaleza.
Una de sus características es su fuerza, que es la determinante para poder clasificar los distintos tipos de enlaces.
ENLACE IÓNICO
Se da entre átomos con una diferencia de electronegatividad mayor a 1,8. el átomo electronegativo arranca electrones al átomo electropositivo generando así iones con carga positiva (catión) y otro con carga negativa (anión) y luego se enlazan por la atraccion de cargas opuestas. este enlace es el mas fuerte con valores de 120-200 Kcal/mol
Ejemplo: NaCl
Imagen tomada de: http://www.harunyahya.es/libros/scienza/atom/images_atom/39.jpg
ENLACE COVALENTE
Es el enlace en el cual los átomos comparten desde un par hasta tres pares de electrones para cumplir la ley del octeto. formando así enlaces simples, dobles o triples según el número de pares de electrones compartidos.estos tienen una fuerza de 80-120 Kcal/mol siendo después de los ionicos, los mas fuertes. Los enlaces covalentes se clasifican en dos según la diferencia de electronegatividad:
ENLACE COVALENTE POLAR: Es el enlace covalente en el cual la diferencia de electronegatividades esta entre 0,8 y 1,7, formando así un dipolo leve en la molécula resultante ya que los electrones tienden mas hacia el átomo mas electronegativo.
Ejemplo: H2O
Imagen tomada de: http://uy.kalipedia.com/historia-mexico/tema/enlace-covalente-homopolar-heteropolar.html?x=20070924klpcnafyq_79.Kes&ap=2
ENLACE COVALENTE APOLAR: Es el enlace covalente en el cual la diferencia de electronegatividades esta entre 0 y 0,8, dado que las electronegatividades son tan similares la molécula formada es muy estable porque los electrones están casi en un punto medio entre los átomos.
Ejemplo: S2 (N en la imagen significa núcleo, no nitrógeno)
Imagen tomada de: http://emprendelaquimica.blogspot.com/2009/10/enlace-covalente-apolar.html
INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Son enlaces que se dan entre moléculas y son mas débiles que los enlaces iónicos o covalentes.
hay dos clases de interacciones moleculares: puentes de hidrógeno y fuerzas de Van Der Waals.
PUENTES DE HIDRÓGENO: Se da cuando el hidrógeno enlazado a una molécula bastante electronegativa (como el oxigeno, el flúor o el nitrógeno) tiene una carga parcial positiva y se enlaza con otro átomo electronegativo, formando así el llamado puente de hidrógeno.
Ejemplo:
Imagen tomada de: http://html.rincondelvago.com/componentes-del-agua.html
FUERZAS DE VAN DER WAALS: Son un conjunto de fuerzas que actúan en todas las moléculas. Se dan a causa de dipolos temporales o inducidos. temporales por la rotación de los electrones o inducidos por la presencia de otra molécula. En general son los enlaces menos fuertes de todos pero son importantes porque ayudan a la conformación estructural de las moléculas.
HIBRIDACIÓN DEL CARBONO
Como observamos anteriormente el carbono tiene la posibilidad de formar dos enlaces y así llenar su ultima capa. Pero sucede que en química orgánica el carbono forma cuatro enlaces y no dos. La explicación a esto es la teoria de la hibridación, la cual dice que "En el momento de combinarse, los atomos alcanzan un estado de exitacion, como consecuencia de la energia que ganan. En tal estado, algunos electrones saltan de un orbital inferior a uno inmediatamente superior"
En el estado excitado del carbono, un electrón de 2s salta a un orbital de 2pz que en el estado no excitado estaba vacío, quedando así cuatro electrones desapareados explicando así la valencia de 4.
Luego el electrón del orbital s y los tres de p sumaran sus energías y luego las repartirían en partes iguales, quedando orbitales híbridos sp3.
TIPOS DE HIBRIDACIÓN
Hibridacion sp3: Se da cuando se suman las energías del orbitale s y los tres de p, formando orbitales híbridos sp3. su configuración en el espacio es tetragonal y se forman enlaces simples. Un ejemplo es la molécula de metano que forma enlaces sigma que se dan por el solapamiento de las cabezas de los orbitales. estos enlaces permiten rotación.
imágenes tomadas de: http://orbequimica.tripod.com/quimica/hibridacion.html
Hibración sp2: Se da cuando se suman las energias de solo dos orbitales de p y uno de s, formando 3 orbitales hibridos sp2 y quedando un orbital puro p. Esta hibridacion es propia de los carbonos que forman un doble enlace. el enlace doble se forma a través de los enlaces pi que no permiten que la molécula gire. También es llamada hibridacion trigonal y su ubicación en el espacio es como un trébol.
imágenes tomadas de: http://orbequimica.tripod.com/quimica/hibridacion.html
Hibridación sp: Es la hibridacion en la cual solo se suman las energías de un orbital de s y uno de p, formando dos orbitales híbridos sp y quedando dos orbitales puros p. Es la hibridación propia de los carbonos con triple enlace. También es llamad hibridacion digonal.
EN RESUMEN
Los átomos son la unidad básica de la conformación de la materia,están formados por protones, neutrones y electrones. Hay unos electrones que son los llamados electrones de valencia, que son los de la capa mas externa y son los que interactuan para formar enlaces entre átomos y así formar moléculas. Existe una ley llamada la ley del octeto, que consiste en completar el ultimo nivel de energía para parecerse al gas noble mas cercano.
En cuanto a los enlaces, existen dos tipo según la diferencia de electronegatividad: iónico y covalente:
El enlace iónico se da entre átomos con una gran diferencia de electronegatividad y la formación de iones mediante la perdida o ganancia de una carga.
Los enlaces covalentes los átomos comparten un par de electrones formando enlaces simples, dobles o triples segun el numero de pares compartidos. Estos pueden ser polares o apolares según la diferencia de electronegatividad.
Ademas de estos enlaces existen también las llamadas fuerzas intermoleculares como los puentes de hidrógeno o Fuerzas de Van Der Waals. El carbono puede alcanzar un estado excitado y formar orbitales hibridos que le dan mas capacidad de enlace, forma orbitales hibridos sp3, sp2 y sp formando enlaces simples, dobles y triples respectivamente.
ARTICULO DE
http://www.textoscientificos.com/quimica/carbono
PREGUNTA ACERCA DEL ARTICULO
¿ Que hace que el carbono sea la base de los compuestos organicos?
¿Cómo pueden diferir tanto el diamante y el grafito?
ARTICULO DE
INTERÉS
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PREGUNTA ACERCA DEL ARTICULO
¿ Que hace que el carbono sea la base de los compuestos organicos?
¿Cómo pueden diferir tanto el diamante y el grafito?
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