sábado, 21 de febrero de 2009

estudios de hibridacion del carbono

TRODUCCIÓN


El carbono es tan importante que existe toda una ciencia particular dedicada a su estudio. Es la química orgánica que se llama así por que empezó siendo el estudio de los organismos vivos formados por compuestos de carbono.

En la actualidad, es el estudio de todos los compuestos del carbono a excepción de los inorgánicos, como los carbonatos y el dióxido de carbono. El carbono se distingue de todos los demás elementos porque puede formar enlaces consigo mismo. De aquí que existan largas cadenas consistentes en cientos de miles de átomos de carbono. Los compuestos orgánicos se dividen en familias, como las proteínas, las grasas y los azucares.











































CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS

¿Qué es química orgánica y que estudia?

Actualmente la química orgánica se define como la química de los compuestos del carbono, esta definición amplía su alcance, ya que incluye no solamente los compuestos que provienen de la naturaleza, si no que también los compuestos sintéticos, que son compuestos ideados por los químicos orgánicos y preparados en sus laboratorios.

Ésta estudia a los compuesto de carbono combinado con elemento como hidrógeno, oxigeno y nitrógeno.


Con respecto al carbono indique:

Su Z y su A:

Z=6 A=12,0111


El grupo y periodo al cual pertenece en la tabla periódica:

GRUPO: IVA

PERIODO: 2

Su configuración electrónica:

2s p p

Sus electrones de valencia:

Son 4 electrones de valencia.

Su abundancia en la corteza terrestre y el los seres humanos:

Corteza Terrestre = 0,03%

Seres humanos = 18%

¿A qué se llama formas alotrópicas, cuáles son las del carbono? e indique 2 características de cada una.

Las formas alotrópicas, son las distintas formas moleculares en que se presenta un elemento.

Las del carbono son 3:

GRAFITO

DIAMANTE

FULLERENO

GRAFITO

Es negro y opaco y tiene un lustre metálico y una densidad de entre 2,09 y 2,2 g/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2) mancha cualquier cosa que toque y tiene tacto graso o escurridizo. Cristaliza en el sistema hexagonal, no en forma de cristales bien desarrollados sino como escamas o masas irregulares grandes. Es el único material no metálico que conduce bien la electricidad; sin embargo, a diferencia de los otros conductores eléctricos, transmite mal el calor.

El efecto de la dispersión elevada es la separación de los colores de la luz blanca, de tal manera que la piedra centellea cuando se corta de forma adecuada. Algunos diamantes muestran fluorescencia (un intervalo corto de luminiscencia) cuando se exponen a la luz del sol o de otra fuente ultravioleta. Su color suele ser azul claro, pero puede ser amarillo, naranja, blanco lechoso o rojo.

DIAMANTE

Dos características importantes de los diamantes, cuando se usan como piedras preciosas, son el brillo y el fuego. Las propiedades físicas que los determinan, el índice de refracción y la dispersión, son mayores en el diamante que en cualquier otro mineral natural, transparente e incoloro. Los diamantes sin tallar tienen un lustre graso y no son brillantes; por el contrario, cuando se cortan muestran un fuerte brillo llamado técnicamente adamantino.

FULLERENO

Una de las propiedades más sorprendentes de los fullerenos es que se pueden introducir átomos de elementos en el hueco existente en la 'jaula' de átomos de carbono; así se puede obtener una versión de 'envoltura contraída' de cada elemento del sistema periódico

Otra propiedad importante es que ciertos compuestos de buckminsterfullereno (en especial el K3C60) son superconductores a bajas temperaturas. Se ha averiguado que los derivados del buckminsterfullereno son biológicamente activos y se están utilizando para atacar el cáncer: se cree que las moléculas en forma de pelota de fútbol pueden introducirse en los emplazamientos activos de las enzimas y bloquear su acción.

¿De qué compuesto existe mayor cantidad; de los orgánicos o inorgánicos y por qué?

Existe una mayor cantidad de compuestos orgánicos, estos son muy numerosos, sobre 10 millones, comparados con los compuestos inorgánicos. Esta diferencia tiene su origen en la gran capacidad del carbono para asociarse consigo mismo, formando cadenas y anillos con ramificaciones.


¿A qué se llama teoría Vitalista?

En el siglo XIX, la química orgánica se definía como la que estudiaba las sustancias de origen vegetal y animal, y los químicos estaban convencidos de que para formar compuestos orgánicos se necesitaba una fuerza vital, creencia conocida como teoría vitalista.

¿Cuáles son las propiedades de los compuestos orgánicos e inorgánicos en cuanto a:

COMPUESTOS ORGÁNICOS

COMPUESTOS INORGÁNICOS

Fuente de donde se extrae
Petróleo y carbón mineral y combustibles fósiles.
Sales minerales

Los elementos que lo forman
Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno, Azufre, Fósforo y algunos metales
Toda la tabla periódica

El enlace predominante
COVALENTE
IÓNICO

Sus puntos de fusión
Bajos , por lo general menores de 250º
Altos, sobre 750º

Su solubilidad en agua
Son insolubles en agua, pero se disuelven en solventes no polares o de baja polaridad, como el tetracloruro de carbono CCl4, el cloroformo CHCl3,etc.
Se disuelven en agua, que es un solvente polar.

Sus puntos de ebullición
Bajo, 300ºC
Sobre los 1000ºC.

La velocidad de las reacciones
De 256 veces mayor a 100º temperatura máxima.
Varían con la naturaleza de las sustancias, con la temperatura, presión, etc.

Su conductividad eléctrica
No conducen corriente eléctrica.
Conducen la corriente eléctrica, ya sean disueltos y aún sólidos o cuando se encuentran en estado líquido después de su fundición.



¿Qué dice la teoría hibridación y cómo se aplica en Química?

El átomo al presentar hibridación se siente más cómodo estructural y energéticamente. Este proceso de hibridación no es otra cosa que una combinación de orbítales de diferente energía y orientación

¿Por qué se dice que el carbono en la mayoría de sus compuestos es tetravalente?

Se dice que es tetravalente ya que tiene un número de oxidación 4; no gana ni pierde electrones sino que comparte pares de electrones en uniones covalentes.

Nombre algunos compuestos inorgánicos en que participe el carbono

La química orgánica excluye compuestos como:

Monóxido de carbono CO, Dióxido de carbono CO2, Sulfuro de carbono CS2, Carbonatos, Bicarbonatos y Cianuros, debido a que sus propiedades se asemejan mas a los compuestos inorgánicos.

¿Qué hibridaciones le ocurren al carbono?

Hibridación tetragonal

Cuando un átomo de carbono se combina con otras cuatro átomos, además de la promoción de un electrón desde el orbital 2s al 2p vacío, experimenta la hibridación del orbital 2s con los tres orbítales 2p, para originar cuatro orbítales híbridos idénticos, llamados orbítales híbridos sp3 y que tienen forma bilobulada:




y los ejes de sus cuatro lóbulos mayores se dirigen hacia los vértices de un tetraedro regular:

Esta hibridación, típica de todos los átomos de carbono unidos a otros cuatro átomos cualesquiera, supone la situación más perfecta para que el solapamiento de cada uno de los cuatro orbítales híbridos con el correspondiente orbital de los átomos unidos al átomo de carbono tetraédrico sea máxima. Ello es debido a que la forma traédrica supone la mayor distancia posible entre los cuatro orbítales híbridos y, por tanto, entre los cuatro enlaces covalentes resultantes, con lo que sus repulsiones mutuas serán mínimas y el solapamiento o interpenetración mayor. Con ello, de acuerdo con el principio de Pauling de que a mayor solapamiento corresponde mayor fuerza de enlace, los enlaces  resultantes son muy fuertes y estables.

Hibridación trigonal

En la hibridación sp2 o trigonal la mezcla o hibridación tiene lugar únicamente entre el orbital s y dos orbítales p, quedando el tercer orbital p sin hibridar. Los tres orbítales híbridos resultantes, también bilobulados se sitúan en este caso en un plano y los ejes de sus lóbulos se dirigen hacia los vértices de un triángulo equilátero, quedando el eje del orbital p sin hibridar perpendicular al plano de los tres orbítales híbridos:




Esta hibridación es típica en los átomos de carbono unidos a otros tres átomos, a uno de ellos con un enlace doble.

Hibridación digonal

La hibridación sp o digonal consiste en la hibridación del orbital s con uno de los tres orbítales p. En este caso, los dos orbítales híbridos resultantes se orientan en línea recta, formando un ángulo de 180º, quedando los otros orbítales o sin hibridar formando ángulos de 90º entre sí y con el eje de los dos orbítales híbridos sp:




Esta hibridación es la típica de los átomos de carbono unidos a otros dos átomos, bien con sendos dobles enlaces o bien con un triple enlace a uno de ellos y con uno sencillo al otro.

Otras hibridaciones

Para la interpretación de la geometría de las moléculas, la mayoría de ellas inorgánicas, con átomos con orbítales d, se han desarrollado otras hibridaciones, como la sp3d, cuyos cinco orbítales híbridos dirigen los ejes de sus lóbulos hacia los cinco vértices de un octaedro. La incidencia de estas hibridaciones entre los compuestos orgánicos es mínima.

¿Qué son los hidrocarburos y como se clasifican?

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que contienen sólo carbono e hidrógeno. Las múltiples posibilidades de combinación del carbono se llevan a conformar cadenas y anillos, donde los átomos de carbono se pueden unir mediante enlaces simples, dobles o triples. Esta diversidad permite distinguir dos tipos de hidrocarburos: los ALIFÁTICOS y los AROMÁTICOS. Dentro de los primeros se encuentran los alcanos, lo cicloalcanos, los alquenos y los alquinos, y dentro de los aromáticos el benceno y sus derivados.

¿Qué diferencia en cuanto a su formula general hay entre alcanos, alquenos y alquinos?

La diferencia es que los

ALCANOS: es un hidrocarburo saturado con fórmula general C H (n= 1,2,3,…), que presenta sólo enlaces CC simples.

ALQUENOS: son hidrocarburos no saturado, con formula general C H (n= 2,3,..), que presenta un enlace C=C doble.

ALQUINOS: son hidrocarburos no saturado, con formula general C H (N=2,3,..).


¿Qué son los Isómeros?

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