- Cuenta dominios de electrones
- Comenzando desde la izquierda, cuente “spppddddd” por la cantidad de dominios de electrones
Por ejemplo, si tiene dos dominios de electrones, puede contar dos lugares en “spppddddd” para obtener [math] sp [/ math]. Efectivamente, dos dominios de electrones tendrán una hibridación [math] sp [/ math]. Lo mismo ocurre con cualquier número de dominios de electrones. Por ejemplo, si tiene un azufre con seis dominios de electrones, puede contar seis lugares para obtener spppdd. Efectivamente, la hibridación es [math] sp ^ 3d ^ 2 [/ math].
Ahora hagamos una explicación y qué hacer con la resonancia. Siéntase libre de saltear secciones con las que se sienta cómodo.
¿Qué es la configuración electrónica?
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Antes de entrar en lo que es la hibridación, veamos la configuración electrónica. Es posible que haya escuchado este término antes. La configuración electrónica solo te dice dónde es probable que estén los electrones. Tome por ejemplo este cuadro:
Esto es esencialmente modelar la nube de electrones para orbitales específicos. En otras palabras, cuando un electrón llena un cierto orbital, es más probable que esté en el área asociada con el orbital que llena. Podemos ver que el nivel “s” tiene un orbital, el nivel “p” tiene tres orbitales y el nivel “d” tiene cinco orbitales. Aquí hay una imagen útil al determinar la configuración electrónica:
Como ejemplo, tome un átomo de nitrógeno neutro. En la tabla periódica, podemos ver que son tres profundos en el área “2p”. Por lo tanto, sabemos que su configuración electrónica será [matemática] 1s ^ 22s ^ 22p ^ 2 [/ matemática]. Aquí hay una imagen de eso:
¿Qué es la hibridación y dónde obtuve spppddddd?
La hibridación es esencialmente un intento de predecir dónde están los electrones cuando hay enlaces y pares solitarios. Lo que encontramos es que los orbitales de electrones se fusionan cuando interactúan con otros átomos formando diferentes propiedades y geometrías. Por ejemplo, tome carbono. Tiene cuatro electrones en su nivel de energía más alto (que tiene el número cuántico principal 2). Sin embargo, un conjunto de electrones está emparejado mientras que dos están sin emparejar. Por lo tanto, predeciríamos que solo hay dos electrones libres para el emparejamiento. Sin embargo, al combinar los orbitales syp, podemos tener cuatro electrones no apareados como en esta imagen:
De hecho, encontramos en la naturaleza que el carbono disfruta formando cuatro enlaces y completando su octeto incluso si tiene que, temporalmente, alcanzar un nivel de energía más alto mediante la promoción de un electrón 2s. Por ejemplo, esto es lo que sucede con el metano:
Básicamente, estamos poniendo dos orbitales diferentes en un híbrido de los dos, de ahí el nombre de “hibridación”. El truco que di anteriormente, “spppddddd”, se correlaciona con la forma en que hay un orbital en el nivel s, tres orbitales en el nivel p y 5 orbitales en el nivel d. Los dominios de electrones presentes en un cierto átomo esencialmente te dicen cuántos orbitales necesitas combinar.
¿Qué son los dominios de electrones y por qué los usamos?
Los dominios de electrones son esencialmente el número de pares solitarios o ubicaciones de enlaces en un átomo particular. Aquí hay una lista de cosas que son todas un dominio de electrones:
- Un par solitario
- Un enlace sencillo
- Un doble enlace
- Un triple enlace
Sí, los enlaces dobles y triples siguen siendo un dominio de un solo electrón. Por esa razón, vaya al siguiente texto en negrita.
Ahora, en cuanto a por qué los usamos. Puedes pensarlo así, los dominios de electrones nos dicen aproximadamente dónde están los electrones. Por ejemplo, los electrones que participan en un enlace simple entre carbonos probablemente estarán entre los dos átomos de carbono. Esta insinuación de dónde está nos ayuda a determinar la cantidad de orbitales híbridos que necesitamos para el átomo central. Si observamos el metano, hay cuatro dominios de electrones conectados al carbono. Esto muestra los cuatro lugares diferentes en los que probablemente estarán los electrones y los cuatro orbitales de hibridación diferentes necesarios para representar eso. Por lo tanto, la hibridación de metano es [math] sp ^ 3 [/ math]. También podemos usar esta lógica para ver por qué los pares solitarios son importantes.
¿Qué pasa con esos enlaces dobles y triples yo?
Ahora, los electrones que participan en un enlace doble y triple en realidad NO se hibridan y permanecen en el orbital P. A veces nos referimos a ellos como sobrantes de p-orbitales. Esta imagen de un triple enlace entre átomos de carbono puede ayudarlo a comprenderlo:
Esencialmente, los enlaces dobles y los enlaces triples ocurren a través de estos enlaces pi que se encuentran en los orbitales P. Incluso podemos ver que también están en la “misma área” que los enlaces sigma / individuales. Realmente no están cambiando nada sobre la geometría debido a esto. Aquí hay una imagen que muestra la notación de una molécula de eteno:
Como puede ver, el electrón que participa en el enlace pi permanece en el orbital 2p.
Resonancia y electrones deslocalizados.
Entonces, la resonancia es básicamente una notación de mostrar algo entre dos estados. Tome benceno, aquí está su resonancia:
Es importante tener en cuenta que la molécula no está cambiando rápidamente entre ambas estructuras realmente rápido. ¡Ese no es el caso! Si ese fuera el caso, tendríamos dos flechas separadas en lugar de una flecha de doble cara. El benceno en realidad está asumiendo algún intermedio entre las dos estructuras. De hecho, para aclarar la confusión, a muchas personas les gusta dibujar benceno de esta manera:
Estas líneas discontinuas muestran electrones deslocalizados. Las implicaciones de los electrones deslocalizados son infinitas y ya he dedicado suficiente tiempo a esta respuesta. Todo lo que necesita saber es que, dado que estos electrones no siempre están en un lugar determinado con respecto a un átomo, no tenemos en cuenta los de la geometría.
Con el benceno, eso no importa mucho. Cada carbono tendrá el mismo número de dominios de electrones porque los enlaces simples y los enlaces dobles son ambos un solo dominio de electrones (por las razones mencionadas anteriormente). Ahora, esto es importante al factorizar en pares solitarios que participan en la resonancia. Tomemos, por ejemplo, un poco de imidazol protonado:
¡Hay una resonancia que involucra un par solitario! Si observamos una sola estructura de resonancia, tendríamos un nitrógeno en [math] sp ^ 3 [/ math] mientras que el otro nitrógeno está en [math] sp ^ 2 [/ math]. En realidad, ambos nitrógenos están en [math] sp ^ 2 [/ math]. Esto se debe a que ignoramos los electrones que participan en la resonancia cuando contamos los dominios de electrones. Esto se basa en la premisa de que los electrones que están deslocalizados no afectarán significativamente la geometría de la molécula (lo cual no es del todo cierto, pero es cierto para el modelo de hibridación).
Para cualquiera de ustedes, dioses de la química, no dude en ayudarme a redactar, aclarar, agregar o corregir el material. Definitivamente me quedé sin cerebro en algún lugar del camino con una respuesta tan larga.
