Que tipo de enlace es el dioxido de carbono

Que tipo de enlace es el dioxido de carbono

Enlace covalente del dióxido de carbono

Una cosa que podemos entender mirando la estructura del CO2, es que el centro de carbono de la molécula debe ser electrófilo. Un electrófilo (amante de los electrones) es un centro que es pobre en electrones y será atraído por centros que son ricos en electrones.

Aunque el número total de electrones alrededor del carbono es 8, esto sobreestima la densidad de electrones. Este carbono está unido sólo a átomos de oxígeno altamente electronegativos. Los electrones de enlace estarán todos más estrechamente asociados al oxígeno que al carbono.

Cada oxígeno hace 1 enlace sigma y también necesita 2 orbitales para pares de electrones solitarios. Cada uno de ellos debe estar hibridado 2sp2 con un orbital 2p restante. Uno de los oxígenos tendrá un orbital 2px para combinarse con el orbital 2px del carbono. El otro oxígeno tendrá un orbital 2py que puede combinarse con el otro orbital p del carbono.

Un orbital 2sp2 en el O1 se combina con un orbital 2sp en el C para formar un orbital molecular de enlace sigma y uno antienlace sigma. El otro orbital 2sp del C se combina con un orbital 2sp2 del O2 para formar otro conjunto de orbitales moleculares de enlace sigma y antienlace sigma.

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Es importante explorar el enlace en el eteno con más detalle porque tiene un impacto directo en su química. A menos que se comprenda la verdadera naturaleza del doble enlace, no se puede entender realmente el comportamiento del eteno.

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El átomo de carbono no tiene suficientes electrones no apareados para formar el número necesario de enlaces, por lo que necesita promover uno de los pares 2s2 al orbital vacío 2pz. Esto es exactamente lo mismo que ocurre siempre que el carbono forma enlaces, sea cual sea la unión con la que acabe.

En el caso del eteno, hay una diferencia con el metano porque cada carbono sólo se une a otros tres átomos en lugar de cuatro. Cuando los átomos de carbono hibridan sus orbitales exteriores antes de formar enlaces, esta vez sólo hibridan tres de los orbitales en lugar de los cuatro. Utilizan el electrón 2s y dos de los electrones 2p, pero dejan el otro electrón 2p sin cambiar.

Nota: Te preguntarás por qué elige hibridar estos tres orbitales en lugar de utilizar simplemente los tres orbitales p que ya tienen la misma energía. Es porque utiliza primero los orbitales de menor energía.

Estructura y enlace del dióxido de carbono

El dióxido de carbono y el agua tienen masas molares de 44 amu y 18 amu respectivamente, y por sentido común sabemos que si aplicamos una fuerza igual a dos objetos de masas diferentes, el más ligero se mueve más rápido. El sentido común también nos dice que un gas se mueve más rápido que un líquido, así que ¿por qué en condiciones ambientales (temperatura y presión ambiente) el dióxido de carbono más pesado es un gas mientras que el agua más ligera es un líquido?

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La respuesta a esta aparente paradoja es que aunque tanto el agua como el dióxido de carbono tienen enlaces polares (Tabla \(\PageIndex{1}\)), sólo el agua es una molécula polar, y el dióxido de carbono es no polar porque es simétrico y sus dipolos de enlace se cancelan. Esto se puede visualizar en la Figura \N(\PageIndex{1}),

Figura \ (\PageIndex{1}): Tanto el dióxido de carbono como el agua tienen enlaces polares, pero sólo el agua es una molécula polar. El dióxido de carbono es simétrico y la atracción de los dos oxígenos sobre los electrones del carbono se anula, por lo que es una molécula no polar con enlaces polares.

En el caso de las moléculas simples, podemos utilizar visualizaciones y algunos trucos para determinar si una molécula con enlaces polares es polar o no. La primera pregunta que nos hacemos es si es simétrica. Si es simétrica, los dipolos de los enlaces se anulan y la molécula es no polar.

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Pensemos en términos de puntos para hacer la estructura de Lewis del CO2.  El carbono tiene cuatro electrones de valencia que forman un total de cuatro enlaces. Por lo tanto, el carbono se muestra con cuatro puntos a su alrededor. El oxígeno sólo necesita dos enlaces, representados como puntos solitarios a la izquierda y a la derecha de los átomos de O. Los pares de puntos por encima y por debajo de los O no se enlazarán.Lo primero de la estructura Lewis del CO2 es poner el carbono en el centro. Haz que ambos átomos de O se conecten con el C. No habrá ningún enlace entre los O directamente. Como regla, el carbono siempre va a estar en el centro, y los otros átomos se conectan a él.Segundo, conecta los puntos solitarios de cada O al C en el centro. Cada O necesita enlazarse dos veces. Y el carbono necesita cuatro enlaces. Así que resulta que el C se une a cada O dos veces.

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Los enlaces aparecen como líneas paralelas entre los átomos de C y O. Se llaman dobles enlaces. Cada O está rodeado por cuatro puntos y dos palos o líneas, que representan otros 4 electrones en su doble enlace. Así, cada O está rodeado por 8 electrones de valencia en total, lo que le confiere un octeto y lo hace estable. El carbono tiene cuatro enlaces, en este caso presentes como dos dobles enlaces. Así que el carbono también tiene 8 electrones de valencia.

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