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Teoría de enlace de valencia - Contenido educativo
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Se suele abreviar también escribiendo simplemente TEV.
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La teoría del enlace de valencia nos indica que el enlace covalente se produce cuando se solapan orbitales atómicos de átomos diferentes que contengan electrones desapareados.
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Vamos a verlo a través de ejemplos.
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Imaginad la molécula de hidrógeno, H2.
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Para formar la molécula de hidrógeno tenemos que unir dos átomos de hidrógeno.
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¿Configuración electrónica del hidrógeno? Pues tiene configuración 1s1, es decir, cada átomo de hidrógeno tiene un orbital 1s con un electrón desapareado.
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¿Qué ocurre cuando se aproximan estos dos átomos? Bueno, pues que se produce un solapamiento de orbitales, de manera que cada uno de los electrones se puede mover por todo el espacio.
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Esta sería la molécula de H2.
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Tenemos el solapamiento de dos orbitales 1s.
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¿Qué ocurre, por ejemplo, en la molécula de flúor?
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En la molécula de flúor F2 tengo que la configuración electrónica del flúor es 1s2 2s2 2p5.
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Eso significa que tenemos un electrón desapareado en un orbital P.
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Bueno, pues representamos el orbital P de un átomo de flúor y el orbital P de otro átomo de flúor.
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Cuando se aproximan, se solapan y este sería el enlace que se produce en esta molécula.
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Estos dos son casos muy sencillos, pero ¿qué ocurre cuando tenemos dobles enlaces, cuando tenemos enlaces múltiples?
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Vamos a ver la molécula de oxígeno.
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En el caso de la molécula de oxígeno, que sabemos que tenemos doble enlace, oxígeno, doble enlace, oxígeno,
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Si hacemos la configuración electrónica vemos que ahora hay dos electrones desapareados en orbitales P.
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Los orbitales P son perpendiculares entre sí, entonces tengo un electrón aquí y otro electrón aquí.
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En el otro átomo tendría exactamente lo mismo.
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¿Qué ocurre cuando se acercan? Pues cuando se acercan se solapan los dos orbitales que he pintado horizontalmente,
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Pero estos verticales no se pueden solapar de la misma manera, pero hay un solapamiento más débil, un solapamiento lateral, en el que los electrones pueden saltar de un lado a otro, por arriba y por abajo.
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Entonces tenemos otro enlace, el que os he pintado en azul, que no es que sean dos, es simplemente uno, pero que se produce por arriba y por abajo de los orbitales, además del solapamiento frontal.
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entonces hay dos tipos de enlaces distintos
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uno que es un solapamiento frontal como el que hemos visto en la molécula de hidrógeno
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y como el que hemos visto en la molécula de flúor
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y otro que es un solapamiento lateral más débil
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bueno pues al solapamiento frontal se le denomina enlace sigma
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y al solapamiento lateral se le denomina enlace pi
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Bueno, pues vamos a hacer otros ejemplos. Estos son los tres casos que hemos visto. En el caso de la molécula de hidrógeno tendríamos un enlace sigma entre dos orbitales atómicos 1s, cada uno de un átomo de hidrógeno.
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En el caso de la molécula de flúor tendríamos un enlace sigma entre dos orbitales atómicos 2p del flúor.
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En el caso de la molécula de oxígeno tengo un enlace sigma entre dos orbitales 2p y un enlace pi entre dos orbitales 2p.
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Esto sería el enlace doble, el enlace sigma que es este y el enlace pi que es el de arriba y el de abajo.
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Os voy a repetir que aquí son dos líneas pero es un único enlace.
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¿Qué ocurre con los orbitales atómicos híbridos?
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Bueno, pues exactamente lo mismo, que se pueden enlazar si tienen solo un único electrón
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y formar enlace con otros átomos.
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Por ejemplo, la molécula de metano, CH4.
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Recordamos que el carbono está rodeado de cuatro pares estructurales y entonces va a presentar hibridación sp3.
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Bueno, pues si represento los orbitales híbridos sp3, cada uno de estos lóbulos,
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con un lóbulo grande y otro atrofiado, es un orbital híbrido.
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Tengo cuatro orbitales híbridos sp3.
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Cada uno de esos orbitales híbridos lleva uno de los electrones del carbono.
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Entonces tengo un electrón, dos, tres y cuatro, cada uno en un orbital.
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Pero claro, no está completo, se puede solapar.
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Entonces se solapa con los orbitales atómicos 1s del hidrógeno,
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de manera que se forman cuatro enlaces sigma entre el orbital híbrido 2sp3
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del carbono y el orbital 1s del hidrógeno. Vamos a ver casos más complejos. Vamos a ver por ejemplo
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la molécula de eteno. En la molécula de eteno cada carbono está rodeado de 1, 2 y 3 pares
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estructurales. Eso significa que cada carbono presenta hibridación sp2. Recordamos, orbitales
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híbridos sp2 se combinan un orbital s y dos orbitales p. Me queda un orbital p de los tres
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que no se ha hibridado. Bueno, pues entonces lo podemos representar. Fijaos, los orbitales híbridos SP2 son cada uno de estos tres que os estoy señalando
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y se encuentran situados en el mismo plano, que es el plano que os he pintado en azul, formando entre sí ángulos de 120 grados.
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El orbital P que me queda sin hibridar se sitúa perpendicularmente a los orbitales híbridos.
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Es decir, si esto fuera un plano, imaginad que es una mesa, que es un pupitre, bueno, pues el orbital P quedaría vertical por encima y hacia abajo, como si fueran las patas de la mesa esto.
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Esto iría hacia abajo y esto saldría vertical y hacia arriba.
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Bueno, pues tengo en el plano los tres orbitales híbridos, sp2, y perpendicular al plano el orbital P.
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Tenemos un electrón en cada uno de los orbitales híbridos y otro electrón en el orbital P.
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Bueno, cuando se acercan los dos átomos se produce un solapamiento sigma entre dos orbitales híbridos sp2 y un solapamiento pi entre los orbitales p por arriba del plano y por debajo del plano.
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Luego aparte tengo estos dos orbitales híbridos que se solapan mediante un enlace sigma con el orbital 1s del átomo de hidrógeno.
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De manera que tengo un enlace sigma, este de aquí, entre los dos híbridos sp2 del carbono,
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cuatro enlaces sigma entre los híbridos sp2 y el orbital 1s,
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y un enlace pi, que es el que forma el doble enlace, entre los orbitales 2p del carbono.
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Vamos a ver un caso un poquito más complejo. Vamos a ver la molécula de etino.
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En la molécula de tino, cada carbono está rodeado de dos pares estructurales.
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Eso significa que tengo hibridación sp.
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Bueno, los híbridos sp son híbridos que forman ángulos entre sí de 180 grados.
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Son los que os he pintado aquí en negro.
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Si se ha hibridado un orbital s y un orbital p,
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eso significa que tengo dos orbitales p, aparte del hibridado, que no se han hibridado.
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Es decir, tendría este de aquí, el Pi, y este de aquí, que sería el Pz.
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Bueno, ¿qué ocurre cuando se aproximan dos átomos?
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Cuando se aproximan dos átomos se produce, vamos, en estos orbitales P habría también un electrón, aunque no aparezca aquí representado.
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Bueno, cuando se acercan dos átomos se produce un solapamiento sigma entre los dos orbitales híbridos sp
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y se producen solapamientos laterales entre los orbitales P,
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uno que tendría lugar por la parte de atrás y por la parte de delante
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y el otro solapamiento lateral que tendría lugar por arriba y por abajo.
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Aparte de estos enlaces pi, tenemos también otros enlaces sigma
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entre la orbital híbrido sp y los orbitales 1s del hidrógeno, de manera que tenemos un enlace sigma
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entre los híbridos sp, dos enlaces sigma entre híbridos sp y orbital 1s y dos enlaces pi, dos
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enlaces pi entre orbitales 2p, los orbitales azules que se enlazarían entre sí y los orbitales que se
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pintan rojo, que se enlazarían también entre sí. Bueno, la buena noticia para vosotros es que en la
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reunión de coordinación hubo un profesor que preguntó si os iban a poner el dibujar orbitales,
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orbitales híbridos, enlaces y demás, y la coordinadora dijo que no, que lo normal es que no,
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Más que nada porque, bueno, pues a ellos les supone bastante complicación incluir soluciones con dibujos en los exámenes y demás y que entonces, bueno, pues que lo normal es que esto no lo pregunten.
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Pero que no os manden a hacer un dibujo como tal no significa que no tengáis que conocer las características de los enlaces.
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Pero vamos, esto es muy sencillo porque si dais un repaso a lo que hemos visto, siempre que tengo enlaces sencillos, el solapamiento es el más fuerte posible.
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Entonces el solapamiento va a ser sigma. Y cuando tengo enlaces múltiples, ¿qué es lo que ocurre? Pues que uno de los enlaces sí que es frontal, sí que tengo un enlace sigma y el resto se ven condicionados por la posición de los orbitales y el resto tienen que ser enlaces pi.
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Entonces, en la molécula de etino tengo, por ejemplo, este enlace que es sigma, este que es sigma, este que es sigma y luego los múltiples pi, este y este sería pi.
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Y en la molécula de eteno, pues lo mismo, los enlaces, todos los enlaces sigma y el enlace múltiple, pues enlace pi.
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Vale, bueno, pues con esto habríamos visto la teoría de enlace de valencia.
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Os propondré un ejercicio sobre esto.
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Gracias.
00:10:28
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- M. Dolores G.
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- Fecha:
- 20 de diciembre de 2021 - 8:42
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES PALAS ATENEA
- Duración:
- 10′ 31″
- Relación de aspecto:
- 1.76:1
- Resolución:
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