Átomo de carbono: características, composición, hibridación.

Estas Átomo de carbono Puede ser el más importante y simbólico de todos y cada uno de los elementos porque la vida puede existir con él. No solo tiene dentro electrones o núcleos atómicos que poseen protones y neutrones, sino asimismo polvo de estrellas, que ocasionalmente se fusiona y forma seres vivos.

También, los átomos de carbono asimismo están en la corteza terrestre, aunque su abundancia no es tan grande como la del hierro, carbonato, dióxido de carbono, petróleo, diamantes, hidratos de carbono y otros elementos metálicos. Son parte de su desempeño físico y químico.

Fuente: Gabriel Bolivar

Pero, ¿qué aspecto tienen los átomos de carbono? El primer boceto inexacto es el boceto que se ve en la imagen de arriba, cuyas propiedades se describen en la próxima sección.

Los átomos de carbono se distribuyen en la atmósfera, los océanos, el subsuelo, las plantas y todas las especies animales. Su gran variedad química se apoya en la gran estabilidad de sus enlaces y su disposición en el espacio. Así que tiene grafito liso y lubricado por una parte y diamantes con una dureza que supera a muchos materiales por el otro.

Si los átomos de carbono no caracterizan sus propiedades, entonces la química orgánica no existirá completamente. A través del diseño y funcionalización de construcciones alotrópicas (nanotubos de carbono, grafeno, fullereno, etcétera.), algunos visionarios han visto nuevos materiales más adelante.

Las propiedades de los átomos de carbono.

Los átomos de carbono están representados por la letra C. Su número atómico Z es 6, por lo que tiene seis protones (círculo rojo con el símbolo â ???? + â ???? en el núcleo). También tiene seis neutrones (círculos amarillos con las letras "N") y los últimos seis electrones (estrellas azules).

La suma de las masas de sus partículas atómicas da un valor promedio de 12.0107 u. No obstante, los átomos de la imagen corresponden al isótopo de carbono 12 (12C), que se compone de otros isótopos, como 1314C, menos, difiere solo en el número de neutrones.

Entonces, en el momento en que mapees estos isótopos 13C tendrá un círculo amarillo agregada y 14C, hay 2 mucho más. Esto como es lógico quiere decir que los átomos de carbono son mucho más pesados.

¿Qué otras propiedades deberían mentarse en este contexto? Es tetravalente, lo que significa que se tienen la posibilidad de formar cuatro links covalentes. Está en el grupo 14 (IVA) de la tabla periódica, más precisamente en el bloque p.

Asimismo es un átomo polivalente que se puede conjuntar con casi cualquier elemento de la tabla periódica, especialmente para formar macromoléculas y polímeros lineales, ramificados y en capas consigo.

composición

¿De qué forma se estructuran los átomos de carbono? Para contestar a esta pregunta, primero debe ver la configuración electrónica: 1s22 s22p2 Oh [He]2 s22p2.

Por tanto, hay tres pistas: 1s2, 2s2 Y 2p2Todos disponemos 2 electrones. Esto también se puede observar en la imagen de arriba: tres anillos con 2 electrones cada uno (estrellas azules) (no confunda los anillos con las órbitas: son orbitales).

Sin embargo, tenga en cuenta que 2 de las estrellas en azul son mucho más oscuras que las otras 4. ¿Por qué razón? Pues los 2 primeros corresponden a los 1 internos2 Oh [He], No participa de forma directa en la formación de links químicos mientras los electrones 2s y 2p están en la capa.

Las maneras de los orbitales syp no son iguales, por lo que el átomo que se expone no se ajusta a la situación real; Además de la gran distancia desproporcionada entre el electrón y el núcleo, habría de ser cientos y cientos de ocasiones.

Por tanto, la estructura de un átomo de carbono está formada por tres orbitales en los que el electrón se "funde" en una nube electrónica borrosa. Hay una brecha entre el núcleo y estos electrones, y esto revela el inmenso "???? vacío" ???? en el átomo.

Hibridación

Como se mentó anteriormente, los átomos de carbono son tetravalentes. Según su configuración electrónica, sus electrones 2s están emparejados al paso que los electrones 2p están desemparejados:

Fuente: Gabriel Bolivar

Un orbital p está presente, está vacío y con un electrón extra en el átomo de nitrógeno (2pTercero).

Según la definición del enlace covalente, cada átomo debe aportar un electrón a la capacitación; puedes ver, sin embargo, que en Condición básica En un átomo de carbono, solo tiene dos electrones desapareados (uno en cada orbital 2p). Esto significa que en este estado, es un átomo divalente, o sea, solo forma 2 enlaces (â ???? C ????).

Entonces, ¿cómo tienen la posibilidad de los átomos de carbono conformar 4 links? Para llevar a cabo esto, precisa alzar el electrón de la órbita 2s a la órbita 2p de mayor energía, que genera los cuatro orbitales generados. Degenerar; En otras palabras, tienen exactamente la misma energía o estabilidad (tenga presente que están alineados).

Este proceso lleva por nombre hibridación, y merced a él, el átomo de carbono ahora tiene 4 orbitales sp.Tercero Cada electrón forma cuatro enlaces. Esto se debe a su naturaleza tetravalente.

spTercero

En el momento en que el átomo de carbono tiene una hibridación sp.Tercero, Oriente sus cuatro orbitales híbridos hacia las esquinas del tetraedro, que es su geometría electrónica.

Por consiguiente, se puede emplear carbón especial. saberTercero Dado que solo hay 4 enlaces simples como moléculas de metano (CHCuarto). A su alrededor se puede ver un ambiente tetraédrico.

Orbitales sp sobrepuestosTercero Es tan eficaz y estable que la entalpía del enlace simple CC es 345,6 kJ / mol. Esto explica por qué hay infinitas construcciones de carbonatos e inconmensurables compuestos orgánicos. Además, los átomos de carbono tienen la posibilidad de formar otros géneros de enlaces.

sp2 ysp

Fuente: Gabriel Bolivar

Los átomos de carbono asimismo pueden admitir otras hibridaciones, como resultado de las que forman dobles enlaces o incluso triples links.

En Hybrid Sp2Como se muestra en la figura, hay tres orbitales sp2 Los orbitales degenerados y 2p permanecen sin cambios o ???? puro. Tres pistas SP2 A intervalos de 120 °, el carbono forma tres enlaces covalentes que forman una geometría electrónica plana triangular, y con orbitales 2p perpendiculares a los otros tres, forma un enlace?

En la hibridación sp, dos orbitales sp están separados 180 °, de modo que forman una geometría electrónica lineal. En esta ocasión tienes 2 orbitales 2p puros perpendiculares entre sí, lo que quiere decir que el carbono puede conformar un triple enlace o dos dobles links: â ???? California ?? California ???? o ??? C = C = C ?? (El carbono central tiene hibridación sp).

Tenga en cuenta que cada vez que agrega (por norma general) un enlace alrededor del carbono, encontrará que el número es igual a 4. Esta información es esencial al dibujar estructuras de Lewis o estructuras moleculares. La capacitación de cinco links por medio de un átomo de carbono (= C ?? ¡C) es teorética y experimentalmente inaceptable.

clasificación

¿De qué manera se clasifican los átomos de carbono? No solamente se clasifica según las especificaciones internas, sino que en realidad es dependiente del ambiente molecular. En otras palabras, en una molécula, sus átomos de carbono se tienen la posibilidad de clasificar de la próxima manera.

básico

El carbono primario es el carbono que solo se combina con otro carbono. Por poner un ejemplo, la molécula de etano, CHTercero????Tercero La selección principal del link se compone de dos carbones. Esto marca el desenlace o el comienzo de la cadena de carbono.

Escuela media

Es un carbono que está asociado con dos carbonos. Por consiguiente, CH se aplica a la molécula de propanoTercero¿Una especie de? ? ? ?CH2????Tercero, El átomo de carbono en el medio es un átomo de carbono secundario (metileno, ???? CH2¿Una especie de? ? ? ? ).

la tercera

Los carbonos terciarios se diferencian de otros carbonos en que las ramas de la cadena principal brotan de ellos. Por ejemplo, 2-metilbutano (también llamado isopentano), CHTercero¿Una especie de? ? ? ?CH(CHTercero)Oh2????Tercero Tiene un carbono terciario que se destaca en negrita.

cuaternario

Después de todo, como recomienda el nombre, el carbono cuaternario está unido a los otros 4 átomos de carbono. Molécula de neopentano, vs.(CHTercero)Cuarto Tiene un átomo de carbono cuaternario.

petición

Unidad de masa atómica

Masa atómica promedio 12C se emplea como medida estándar para calcular la calidad de otros elementos, por lo que el peso del hidrógeno es una doceava parte del isótopo de carbono, que se emplea para definir lo que tiene por nombre isótopo de carbono. La unidad de masa atómica u.

Por lo tanto, otras masas atómicas se pueden comparar con 12C y 1H. Por servirnos de un ejemplo magnesio (veinticuatroEl peso del Mg) es aproximadamente el doble que el de los átomos de carbono y 24 veces el de los átomos de hidrógeno.

Ciclo y vida del carbono

Las plantas absorben dióxido de carbono2 Durante la fotosíntesis, libera oxígeno a la atmósfera y actúa como un pulmón vegetal, convirtiéndose en carbón cuando muere y liberando dióxido de carbono nuevamente en el momento en que se quema.2Una parte vuelve a las plantas, la otra acaba en el fondo marino y se alimenta de muchos microorganismos.

Cuando los microorganismos mueren, los sólidos que quedan de la biodegradación se asientan y se convierten en el llamado aceite tras millones de años.

Cuando la gente utiliza este aceite como fuente de energía opción alternativa a la quema de carbón, ayuda a liberar más dióxido de carbono.2 (Y otros gases no amigables).

La vida, por otro lado, usa átomos de carbono profundamente en su base. Esto se debe a la estabilidad de su link, que le deja formar la cadena y composición molecular de importantes macromoléculas como el ADN.

Resonancia magnética nuclear espectroscópica 13vs.

Estas 13C si bien su relación es bastante menor que 12C, su abundancia es suficiente para dilucidar la estructura molecular a través de espectroscopia de RMN de carbono 13

Utilizando esta técnica de análisis, es posible saber qué átomos rodean 13C y a qué conjunto servible forman parte. Por consiguiente, se puede saber la estructura carbonada de cualquier compuesto orgánico.

referencia

  1. Graham Solomon TW, Craig B. Fryhle. Química Orgánica. Aminas. (Décima edición.) Wiley Plus.
  2. Schwarz D. (4 de mayo de 2018). Cuatro propiedades del carbono. Conseguido de: science.com
  3. Real Sociedad de Química. (2018). Carbón. Tomado de: rsc.org
  4. Obtenga mucho más información sobre la evolución. (sf). Un viaje de átomos de carbono. Recuperado de: evolution.berkeley.edu
  5. Enciclopedia Británica. (14 de marzo de 2018). Carbón. Obtenido de: britannica.com
  6. Pappas S. (29 de septiembre de 2017). Datos de carbono. Conseguido de: livescience.com

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Subir
error: Content is protected !!