Orbitales Sigma y Orbitales Pi

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE QUIMICA TECNOLOGÍA EN REGENCIA DE FARMACIA Profesor: Pedro Manuel Soto Guerrero Cod: 04126 Taller N°:______ Nombre del Estudiante:________________________________________ ORBITALES MOLECULARES Para que se pueda formar un enlace covalente entre dos átomos es necesario que estos se acerquen en tal forma que el orbital atómico del uno se superponga al del otro y se produzca una interpenetración. Al combinarse los dos orbitales atómicos, se forma uno nuevo, el orbital molecular que rodea simétricamente a los dos núcleos. Lo mismo que en el caso de los orbitales atómicos, el orbital molecular sólo puede estar ocupado por un máximo de dos electrones El orbital sigma Este orbital de enlace tiene aproximadamente la forma que se espera obtener de la fusión de dos orbitales s. Tal como indica la figura tiene aspecto de salchicha, cuyo eje mayor coincide con la línea que une los núcleos; en torno a este eje, es cilíndricamente simétrico, o sea, un corte de esta salchicha es circular. Los orbitales de enlace que tienen este aspecto, se denominan orbitales o (orbitales sigma) y los enlaces correspondientes son los enlaces o.

Se puede visualizar la molécula de hidrógeno como formada por dos núcleos sumergidos en una sola nube electrónica con forma de salchicha. La densidad máxima de la nube está en la región entre ambos núcleos, donde la carga negativa es atraída más intensamente por las dos.

A manera de ejemplo, considérese la formación de la molécula de hidrógeno, H2, a partir de dos átomos. Cada átomo de hidrógeno tiene un electrón, el cual ocupa el orbital 1s. Para que se forme un enlace, ambos núcleos deben acercarse lo suficiente para que se produzca el solapamiento de los orbitales atómicos (como lo expone la figura ). Para el hidrógeno, el sistema más estable resulta cuando la distancia entre los núcleos es de 0.74 Å, denominada longitud de enlace.

Formación del orbital sigma en la molécula de hidrógeno: (a) Orbitales s separados, (b) solapamiento de orbitales s, (c) y (d) el orbital de enlace sigma Como indica el ejemplo, un enlace covalente resulta del solapamiento de dos orbitales atómicos para formar un orbital de enlace ocupado por un par de electrones. Cada tipo de enlace covalente se caracteriza por una longitud y una fuerza características.

El orbital pi Cuando los átomos interaccionantes disponen de orbitales atómicos 2p con electrón solitario, se forma un orbital molecular diferente que no es rotacionalmente simétrico alrededor del eje que conecta los dos núcleos y se llama orbital molecular pi. La unión resultante es un enlace pi.

El concepto de << solapamiento >> es el que proporciona el puente mental entre orbitales atómicos y de enlace. El solapamiento de orbitales atómicos significa que el orbital de enlace ocupa gran parte de la región espacial previamente cubierta por ambos orbitales atómicos. En consecuencia, un electrón de un átomo puede permanecer en gran medida en su ubicación original, favorable con respecto a su núcleo, y ocupar, al mismo tiempo, una posición favorable similar con respecto al segundo núcleo; por supuesto, esto mismo vale para el otro electrón.

2.3 HIBRIDACIÓN DE ORBITALES ÁTOMICOS El concepto de translape de los orbitales atómicos se puede aplicar también a moléculas poliatómicas. Sin embargo, un esquema satisfactorio del enlace también debe explicar la geometría molecular .A continuación se mostraran los aspectos generales que resumen la hibridación:  

  

El concepto de hibridación no se aplica a átomos aislados. Es un modelo teórico que sólo se utiliza para explicar el enlace covalente.

La hibridación es la mezcla de por lo menos, dos orbitales atómicos no equivalentes, por ejemplo orbitales s y p. Como consecuencia, un orbital híbrido no es un orbital atómico puro. Los orbitales híbridos y los orbitales atómicos puros tienen formas muy diferentes.

El número de orbitales híbridos generados es igual al número de orbitales atómicos puros que participan en el proceso de hibridación.

La hibridación requiere de energía; sin embargo, el sistema recupera de sobra esta energía durante la formación del enlace.

Los enlaces covalentes en las moléculas y en los iones poliatómicos se forman por el translape de orbitales híbridos, o de orbitales con orbitales puros. Como consecuencia, el esquema de hibridación en el enlace está en el contexto de la teoría del enlace de valencia; se supone que los electrones en una molécula ocupan orbitales híbridos de los átomos individuales.