Química Orgánica 2de6 La forma del Carbono
Summary
TLDREste video educativo explora la revolución científica de Frieder Kekulé en 1858 con la primera representación de un átomo de carbono y su impacto en la química orgánica. Se explica cómo la teoría cuántica del átomo y los orbitales han evolucionado para describir la estructura electrónica, especialmente en el caso del metano. Se detalla la transformación de los orbitales 1s y 2s de carbono en orbitales híbridos sp3, que se alinean en un tetraedro para formar un metano estable con cuatro enlaces covalentes, destacando la importancia del carbono en la química.
Takeaways
- 🔬 La química orgánica se revolucionó en 1858 con la primera esquematización de un átomo de carbono por Friedrich Kekulé.
- 🌐 La representación clásica de una molécula de metano ha sido superada por modelos más sofisticados basados en la teoría cuántica del átomo.
- 🌌 La teoría cuántica del átomo se basa en el comportamiento mecánico y describe la probabilidad de encontrar un electrón alrededor del núcleo.
- 📊 Los orbitales son regiones donde hay una alta probabilidad de encontrar un electrón, y el orbital 1s es esférico y sin dirección.
- 🔋 El segundo nivel de energía contiene orbitales 2s y 2p, con los 2p subdivididos en tres formas relacionadas y orientadas en ángulos rectos entre sí.
- 🔗 El enlace molecular en el metano se explica mejor con la teoría de orbitales híbridos, donde los orbitales 2s y 2p del carbono se mezclan para formar orbitales sp3.
- 🔄 La hibridación de orbitales ocurre al devolver a los electrones del carbono a su estado base, lo que equilibra la energía de los orbitales.
- 🔄 Los orbitales híbridos sp3 tienen el mismo tamaño y forma, y se alinean para formar una estructura tetraédrica, optimizando la repulsión entre electrones.
- 🌐 La molécula de metano resultante de la hibridación tiene cuatro enlaces covalentes, formando una estructura estable y simétrica.
- 🔬 El carbono es clave en la química orgánica, con la capacidad de formar una amplia variedad de enlaces y moléculas complejas.
Q & A
¿Quién revolucionó la ciencia con la primera esquematización de un átomo de carbono en 1858?
-Frieder Kekulé revolucionó la ciencia con la primera esquematización de un átomo de carbono.
¿Cuál es la representación clásica de una molécula simple de metano?
-La representación clásica de una molécula simple de metano es con el carbono en el centro y los cuatro hidrógenos alrededor, conectados directamente al carbono.
¿Qué es la teoría cuántica del átomo y cómo se relaciona con la química orgánica?
-La teoría cuántica del átomo se basa en el comportamiento mecánico y describe cómo se comportan los electrones en un átomo. En la química orgánica, esta teoría es fundamental para entender la estructura y la reactivividad de las moléculas.
¿Qué es un orbital y cómo se relaciona con la distribución de electrones en un átomo?
-Un orbital es una región en el espacio alrededor del núcleo de un átomo donde hay una alta probabilidad de encontrar a un electrón. Los orbitales describen cómo se distribuyen los electrones en un átomo.
¿Cuál es la capacidad máxima de electrones para el orbital 1s y por qué es importante?
-El orbital 1s tiene una capacidad máxima de dos electrones. Es importante porque establece las reglas básicas para la configuración electrónica de los átomos y la formación de enlaces químicos.
¿Cómo se subdividen los orbitales en el segundo anillo de un átomo y cuál es su capacidad de electrones?
-El segundo anillo se subdivide en un orbital esférico 2s que contiene dos electrones y tres orbitales 2p, cada uno ocupado por dos electrones, sumando un total de ocho electrones.
¿Qué son los orbitales híbridos y cómo se relacionan con el enlace molecular en el carbono?
-Los orbitales híbridos son orbitales que resultan de la mezcla de orbitales de diferentes tipos en un átomo, como parte del proceso de enlace molecular. En el caso del carbono, la hibridación sp3 produce cuatro orbitales equivalentes que forman enlaces covalentes en la molécula de metano.
¿Cómo se explica la hibridación de orbitales en términos de la energía de los electrones?
-La hibridación de orbitales ocurre al devolver a los electrones a su estado base, lo que provoca que los orbitales de energía diferente terminen teniendo la misma distancia del núcleo y, por lo tanto, la misma energía.
¿Cuál es la configuración final de los orbitales del carbono en la molécula de metano según la teoría de hibridación?
-La configuración final de los orbitales del carbono en la molécula de metano es de cuatro orbitales híbridos sp3, que forman un tetraedro con vértice en el carbono y los hidrógenos en los vértices opuestos.
¿Cómo se minimiza la repulsión entre electrones en la molécula de metano según la teoría de orbitales?
-La repulsión entre electrones en la molécula de metano se minimiza al distribuir los orbitales híbridos sp3 en un tetraedro, lo que coloca los electrones en posiciones que maximizan la distancia entre ellos.
Outlines
🔬 Introducción a la Química Orgánica y Modelos Atómicos
Este primer párrafo aborda la revolución científica de Frieder Kekulé en 1858 con la primera esquematización de un átomo de carbono. Se describe la representación clásica de una molécula de metano y cómo ha evolucionado para incorporar las teorías cuánticas del átomo. Se explica que la teoría cuántica se basa en el comportamiento mecánico y cómo los electrones se distribuyen en orbitales alrededor del núcleo. Se menciona el modelo orbital, donde el primer nivel de energía se denomina orbital 1s y puede contener hasta dos electrones. Además, se describe el modelo Planetario de los anillos de electrones y cómo los orbitales 2s y 2p se diferencian en su forma y distribución, con los orbitales 2p mostrando una orientación específica en tres ejes para minimizar la repulsión entre electrones.
🌐 Híbridos y Enlaces Covalentes en el Carbono
El segundo párrafo se centra en cómo el carbono forma enlaces moleculares, especialmente en la molécula de metano. Se discute la teoría cuántica y su influencia en la ocupación de orbitales 2p, y se plantea la cuestión de la ocupación del tercer orbital. Se introduce el concepto de hibridación de orbitales, donde los orbitales 2s y 2p del carbono se mezclan para formar orbitales híbridos sp3, que resultan en una distribución equitativa de electrones y una forma tetraédrica. Se enfatiza cómo esta hibridación permite que el carbono forme cuatro enlaces covalentes estables con hidrógeno, creando la estructura de metano. Además, se sugiere que en un programa futuro se explorará el papel del carbono como el 'rey del mundo químico'.
Mindmap
Keywords
💡Química orgánica
💡Carbono
💡Molécula de metano
💡Teoría cuántica del átomo
💡Orbital
💡Híbrido orbital
💡Enlace covalente
💡Energía de los electrones
💡Tetraedro
💡Repulsión entre electrones
Highlights
La química orgánica se revolucionó en 1858 con la primera esquematización de un átomo de carbono por Friedrich Kekulé.
La representación clásica de una molécula de metano ha sido superada por formas más sofisticadas basadas en la teoría cuántica.
La teoría cuántica del átomo se basa en el comportamiento mecánico y se relaciona con el enlace del metano.
El modelo orbital sugiere que los electrones rodean al núcleo por caminos separados.
La naturaleza no funciona de la manera que se imaginaba en los modelos planetarios de los anillos de electrones.
La región donde hay una probabilidad del 90% a 95% de localizar un electrón se denomina orbital.
El primer nivel de energía para cualquier átomo se llama orbital 1s y contiene un máximo de dos electrones.
El área orbital 1s del helio es esférica y sin dirección.
El segundo anillo de electrones puede contener un máximo de ocho electrones.
Los orbitales 2s y 2p son subdivididos y cada uno tiene características diferentes.
Los orbitales 2p tienen dos lóbulos similares a dos capullos.
Los orbitales están alineados sobre tres ejes y en ángulos rectos entre sí para minimizar la repulsión entre electrones.
Los electrones en el orbital 2p están en una escala de energía ligeramente más alta que los electrones en el orbital 2s.
La hibridación de orbitales es una solución a la paradoja de que los extremos deben tener la misma energía.
La hibridación ocurre al devolver a los electrones del carbono a su base y desmembrando el modelo.
Los orbitales híbridos sp3 tienen el mismo tamaño y forma y pueden formar una forma de tetraedro.
Los electrones han optimizado su repulsión para formar una molécula estable con cuatro enlaces covalentes.
El carbono es considerado el rey del mundo químico por su desempeño espectacular.
Transcripts
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química orgánica
[Música]
1 la forma del
carbono en
1858 frieder keul revolucionó la ciencia
con la primera esquematización de un
átomo de carbono Esta es la clásica
representación de una molécula simple de
metano
con el paso del tiempo ha sido superada
por las formas modernas más
sofisticadas basadas en la teoría
cuántica del
átomo la teoría cuántica del átomo se
basa en el comportamiento mecánico y
este modelo es uno de los tantos
vínculos que se forman en el enlace del
metano en el modelo Planetario de los
anillos de electrones era conveniente
imaginar a los electrones rodeando al
núcleo por caminos
separados pero la naturaleza no funciona
así la experimentación demostró que hay
de un 90 a un 95 por de probabilidades
de localizar a un electrón en cualquier
parte del espacio original que rodea el
núcleo a esta región se le denomina
orbital en este modelo orbital el primer
nivel de energía para cualquier átomo se
denomina el orbital 1s Y contiene un
máximo de dos
electrones el área orbital 1s del helio
o cualquier otro átomo es esférica y sin
dirección en el modelo Planetario del
Neón el segundo anillo contiene un
máximo de ocho
[Música]
electrones y ya que estos electrones no
se mueven Precisamente en círculo
también se transforman en
orbitales al igual que con el helio el
orbital 1s del Neón tiene forma
esférica pero el segundo anillo es un
poco más
complicado se encuentra subdividido en
dos formas relacionadas de
orbitales una orbital esférico 2s que
contiene dos electrones y tres
diferentes itales 2p ocupados por dos
electrones cada
uno a diferencia del orbital 2s cada
orbital 2p contiene dos lóbulos
parecidos a dos
capullos hasta ahora todo bien pero como
hemos separado a los orbitales entre sí
tenemos que unirlos alrededor del
núcleo noten la Clara orientación de los
orbitales 2p
para poder minimizar la repulsión entre
los electrones los orbitales están
alineados sobre tres ejes y en ángulos
rectos entre
[Música]
ellos ahora volveremos con los orbitales
1s y 2s que temporalmente excluimos y
rodeamos al núcleo con todos los
orbitales noten que los electrones y los
orbitales 2p están en la media del
núcleo y los electrones en el orbital
2s como la energía de los electrones
aumenta con la distancia del núcleo los
electrones 2p se encuentran en una
escala de energía ligeramente más alta
que los electrones
2ss ahora si no vieron bien la
diferencia de energía estn en buenas
manos porque si lo explicamos así que
haremos pero no hay nada más seguro que
los modelos Así que una vez más vamos a
descomponerlos en sus partes en una
escala simplificada la energía relativa
de los electrones aparece
[Música]
así y con esta forma de representar los
niveles de energía de los electrones 2s
y 2p podremos entender la conducta del
carbono
[Música]
Pero antes veremos el modelo Planetario
del carbono con sus dos
anillos empezaremos por transformarlos
en
orbitales debido a que los dos
electrones en el carbono y el orbital 1s
no tienen un papel en el enlace
molecular podemos deshacernos de él sin
Piedad pero el carbono posee un orbital
2s con dos
electrones y tres orbitales 2p que
contienen los dos electrones
restantes no no se Están volviendo locos
oyeron bien tres orbitales contienen dos
electrones lo que nos lleva a la
pregunta qué ocupa el tercer
orbital la teoría cuántica es tan
engañosa como tragam
[Música]
monedas Solo dos de los orbitales 2p
pueden ser ocupados por un electrón en
cualquier momento pero qué orbitales no
lo sabemos ahora temporalmente uniremos
los orbitales 2p del carbono con su
orbital
[Música]
2s en su estado base estos orbitales
relacionados se encuentran a distancias
muy específicas del
núcleo lo que coloca los electrones 2p
en la media a un nivel de energía
ligeramente mayor que los electrones
2s pero cuando el carbono se enlaza con
el hidrógeno para formar metano la
evidencia empírica insiste en que los
extremos tienen la misma
energía Cuál es la solución de esta
paradoja olviden la apariencia olviden
el modelo y vuelvan híbridos a los
orbitales con un golpe de
energía para reformar a los dos
orbitales de energía
todos deben tener la misma distancia del
núcleo podemos teorizar que la
hibridación ocurre al devolver a los
electrones del carbono a su
base desmembrando el modelo y colocando
a los orbitales de enlace en una escala
de
energía con el aumento de energía uno de
los electrones del orbital 2s es lanzado
a un orbital 2p
vacío áneamente como el electrón 2s
restante reduce su nivel de energía los
electrones del orbital 2p caen hasta
alcanzar un nivel equivalente de
energía ahora se ensamblan para formar
un orbital híbrido en un modelo
[Música]
tridimensional estos orbitales con asas
ahora reciben la abreviada designación
sp3 donde la s y la p indican su
naturaleza
híbrida y si lo viéramos todo en cámara
lenta podríamos imaginar que el proceso
de hibridación se lleva a cabo de esta
manera un electrón 2s salta un orbital
2p e instantáneamente todos los cuatro
orbitales se transforman para equiparar
la
[Música]
energía de nuevo los cuatro orbitales
híbridos tienen el mismo tamaño y
forma y se puede lograr la forma de un
tetraedro a 109.5 gr los electrones han
optimizado su repulsión
[Música]
neutral continuando ya que cada orbital
sp3 contiene solo un electrón no pueden
colocar otro electrón en el enlace
[Música]
covalente así el híbrido con un electrón
hambriento en su orbital 1s es un buen
candidato para compartir
electrones los orbitales de hidrógeno
apenas pueden resistir adherirse a los
orbitales de carbono para formar
metano una molécula estable con cuatro
enlaces
covalentes en el próximo programa
veremos al carbono como el rey del mundo
químico con un desempeño espectacular
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