¿Por qué el benceno tiene forma plana?

Porque esto hará que la molécula de benceno sea más estable.

Ser plano permite que 6 orbitales p no utilizados de los seis átomos de carbono se superpongan entre sí en un hexágono simétrico y permite que 6 electrones no utilizados se muevan libremente a lo largo de los orbitales superpuestos. En esta superposición, se forman seis nuevos orbitales moleculares a partir de seis orbitales atómicos originales. Tres de ellos son más bajos en energía que los orbitales p originales, y otros tres son más altos, conocidos como orbitales de ‘unión’ y ‘anti-unión’, respectivamente. Cada orbital puede contener dos electrones. Por lo tanto, todos los mencionados 6 electrones ocuparán tres orbitales de enlace con menor energía que cuando estaban en orbitales p.

Las moléculas como el benceno se llaman compuestos aromáticos , que son especialmente estables. Hay una regla sobre la aromaticidad que define si la molécula es aromática o no, llamada regla de Hückel . Esta regla establece que la molécula será aromática si:

  1. es plano y
  2. es cíclico y
  3. hay orbitales p conjugados que permiten que los electrones se muevan a lo largo del ciclo; y
  4. el número de electrones en esos orbitales p conjugados es 4n + 2 cuando n es un número entero no negativo.

Cada uno de los carbonos forma un enlace pi con un carbono vecino (este es el segundo enlace en el doble enlace. El primer enlace es un enlace sigma). Para formar este enlace pi, el orbital p de cada carbono debe alinearse con el orbital p vecino en el mismo plano. No pueden unirse si no pueden alinearse entre sí correctamente.