Este documento describe las características del átomo de carbono, incluyendo su número atómico, configuración electrónica, masa atómica y las diferentes formas alotrópicas que puede adoptar como el diamante, el grafito, los fullerenos y los nanotubos. También explica los diferentes tipos de hibridación que puede experimentar el carbono (sp3, sp2, sp) y cómo esto afecta la geometría molecular y los ángulos de enlace.

1. EL CARBONO: ALOTROPÍA Y OTRAS CARACTERÍSTICAS Ing. Blanca Delia Coronel Mercado

2. OBJETIVO: El estudiante analizará las características del átomo de carbono para comprender la gran cantidad de compuestos orgánicos que forma

3. C IV A 6 12 1 s 2 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 0 1 s 2 2s 1 2px 1 2py 1 2pz 1 4 NO METAL DIAMANTE, GRAFITO, FULLERENO, NANOTUBOS CARACTERISTICAS DEL ATOMO DE CARBONO SIMBOLO GRUPO TIPO DE ELEMENTO NUMERO ATOMICO (Z) ELECTRONES DE VALENCIA ESTRUCTURA DE LEWIS FORMAS ALOTRÓPICAS CONFIGURACION ELECTRONICA BASAL CONFIGURACION ELECTRONICA EXCITADO ENLACES QUE FORMA MASA ATOMICA (A) - C - C= = C = - C C

4. FORMAS ALOTRÓPICAS DEL CARBONO

5. LAS HIBRIDACIONES DEL ATOMO DE CARBONO

6. HIBRIDACIÓN SP3 Se dice que se produce una hibridación sp3 en el átomo de carbono, cuando sus orbitales 2 s, 2 px, 2py y 2pz se mezclan o hibridizan formando cuatro orbitales híbridos sp3. Estos orbitales híbridos tendrán la misma forma y la misma energía, por ello se dice, que son equivalentes. La hibridación sp3 es característica de los alcanos (enlace sencillo) . Presentan un arreglo geométrico tetraédrico y sus ángulos de enlace son de 109.5 o .

7. HIBRIDACIÓN SP2 En este tipo de hibridación se mezclan el orbital 2 s y los orbitales 2px y 2py, quedando el orbital 2 pz sin hibridizar. La hibridación sp2 es característica de los alquenos (enlace doble), ella nos permite explicar sus características químicas, su geometría trigonal plana y los ángulos de enlace de 120°. 2 s 2px 2py 2pz

8. Los tres orbitales híbridos sp2 son usados por el átomo de carbono para formar tres enlaces sigma (σ) y el orbital pz puro para formar el enlace pi (π). ENLACE SIGMA ( σ ): Se forma por la unión frontal de dos orbitales híbridos. ENLACE PI ( π ): Se forma por la unión lateral de dos orbitales “p” puros ( π ) ( σ )

9. HIBRIDACIÓN SP En este tipo de hibridación, se mezclan el orbital 2 s con el orbital 2px, quedando los orbitales 2 py y 2pz puros sin hibridizar. La hibridación sp es característica de los alquinos (enlace triple), ella nos permite explicar sus características químicas, su geometría lineal y los ángulos de enlace de 180°.

10. Estructura de Lewis Las estructuras de Lewis se utilizan para representar mediante puntos o cruces, los electrones de valencia de un átomo o los electrones compartidos entre los átomos al formar un enlace covalente. El átomo de carbono se representa así: En el tema de hibridación planteamos que el átomo de carbono utiliza sus 4 electrones externos para formar enlaces covalentes simples, dobles y triples. Concatenación A la característica que presenta el átomo de carbono de unirse consigo mismo, se le denomina concatenación. El átomo de carbono se puede unir formando cadenas abiertas o cerradas, con enlaces simples, dobles o triples.