[Wade L.G.] - Química Orgánica Tomo 1

2 8 2 CAPÍTULO 7 Estructura y síntesis d e los alquenos
Descripción orbital
del enlace doble
de los alquenos
En una estructura de Lewis, el enlace doble de un alqueno se representa con dos pares de electrones
entre los átomos de carbono. El principio de exclusión de Pauli nos dice que dos pares
de electrones pueden entrar en la región entre los núcleos de carbono, sólo si cada par tiene
su propio orbital molecular. Utilizando al etileno como ejemplo, veamos cómo se distribuyen
los electrones en el enlace doble.
7 -2 A El esqueleto del enlace sigma
En la sección 2-4 vimos cómo visualizar los enlaces sigma de moléculas orgánicas utilizando
orbitales atómicos híbridos. En el etileno, cada átomo de carbono está enlazado a otros tres
átomos (un carbono y dos hidrógenos), y no hay electrones no enlazados. Se necesitan tres orbitales
híbridos, lo que implica una hibridación sp2. Recuerde que en la sección 2-4 vimos que
la hibridación sp2 corresponde a ángulos de enlace de aproximadamente 1 2 0 °, lo que da una
separación óptima entre los tres átomos enlazados al átomo de carbono.
orbitales de enlace sigma correspondientes al etileno
Cada uno de los enlaces sigma del carbono-hidrógeno se forman por el traslape de un orbital
híbrido sp2 del carbono con el orbital ls de un átomo de hidrógeno. La longitud de enlace
C— H del etileno (1.08 Á) es ligeramente menor que la del enlace C—H del etano (1.09 Á)
ya que el orbital sp2 del etileno tiene más carácter s (un tercio s) que un orbital sp3 (un cuarto s).
El orbital s está más cerca del núcleo que el orbital p , lo que provoca enlaces más cortos.
etano
Los orbitales restantes sp2 se traslapan en la región que se encuentra entre los núcleos de
carbono, lo que genera un orbital de enlace. El par de electrones de este orbital de enlace forma
uno de los enlaces de los átomos de carbono. Este enlace es sigma, ya que su densidad electrónica
se centra a lo laigo de la línea de unión de los núcleos. El enlace C = C largo de la línea
de unión de los núcleos. El enlace C = C del etileno (133 Á) es mucho más corto que el enlace
C— C (1.54 Á) del etano, debido en parte a que el enlace sigma del etileno está formado por
orbitales sp2 (con más carácter s), y en parte a que hay dos enlaces que mantienen juntos a los
átomos. El segundo enlace carbono-carbono es uno de tipo pi.
7 -2 B El enlace p¡
Se necesitan dos electrones más en la región de enlace carbono-carbono para formar el enlace
doble del etileno. Cada átomo de carbono todavía tiene un orbital p no hibridado, y éstos se
traslapan para formar el orbital molecular de enlace pi. Los dos electrones de este orbital forman
el segundo enlace entre los átomos de carbono doblemente enlazados. Para que ocurra un
traslape pi, estos orbitalesp deben ser paralelos, lo cual requiere que los dos átomos de carbono
se orienten con todos sus enlaces C —H en un solo plano (figura 7-1). La mitad del orbital de