[Wade L.G.] - Química Orgánica Tomo 1

6 CAPÍTULO 1 Introducción y repaso
■ FIG U R A 1-5
Las tres primeras filas (periodos) de
la tabla periódica. La organización
de la tabla periódica es el resultado
del llenado de los orbitales atómicos
en orden creciente de energía. Para
estos elementos representativos, el
número de la columna corresponde
al número (te electrones de valencia.
IA
H
Li
Na
HA
Be
Mg
Tabla periódica parcial
gases
nobles
(VIH)
UIA IVA VA VIA VUA He
B C N O F Ne
Al Si P S Cl Ar
El carbonato de litio, una sal del
litio, es un agente estabilizador
del ánimo que se utiliza para tratar
el desorden psiquiátrico conoddo
como manía. La manía se caracteriza
por comportamientos tales como
ánimo exaltado, sentimientos de
grandeza, pensamiento acelerado
e incapacidad para dormir. Aún no
se sabe cómo es que el carbonato
de litio ayuda a estabilizar el
estado de ánimo de estos
pacientes.
La tabla 1-1 ilustra dos conceptos adicionales. Los electrones d e valencia son aquellos
que se encuentran en la capa externa. El carbono tiene cuatro electrones de valencia, el nitrógeno
cinco y el oxígeno seis. El helio tiene dos electrones de valencia y el neón tiene ocho, lo
que corresponde a una primera y segunda capas llenas, respectivamente. En general (para los
elementos representativos), la columna o grupo de la tabla periódica corresponde al número
de electrones de valencia (figura 1-5). El hidrógeno y el litio tienen un electrón de valencia, y
ambos se encuentran en la primera columna (grupo IA) de la tabla periódica. El carbono tiene
cuatro electrones de valencia y está en el grupo IVA.
En la tabla 1-1 observe que el tercero y cuarto electrones de valencia del carbono no
están apareados y ocupan orbitales separados. Aunque el principio de exclusión de Pauli
dice que dos electrones pueden ocupar el mismo orbital, los electrones se repelen entre sí, y
para que se apareen se necesita energía adicional. La regla de H und establece que cuando
hay dos o más orbitales con la misma energía, los electrones se acomodarán en orbitales
distintos, en lugar de aparearse en el mismo orbital. El primer electrón 2p (boro) se acomoda
en un orbital 2p , el segundo (carbono) entra en un orbital distinto, y el tercero (nitrógeno)
ocupa el último orbital 2p . Los electrones 2p cuarto, quinto y sexto deben aparearse con los
tres primeros electrones.
PROBLEMA 1-1
(a) El nitrógeno tiene isótopos relativamente estables (vida media mayor que 1 segundo) con números
de masa 13,14,15,16 y 17. (Todos,excepto el ,4N y 15N,son radiactivos). Calcule cuántos protones
y neutrones hay en cada uno de estos isótopos del nitrógeno.
(b) Escriba las configuraciones electrónicas de los elementos de la tercera fila, los cuales aparecen en la
tabla periódica parcial de la figura 1-5.
Formación de
enlaces: la regla
del octeto
En 1915, G. N. Lewis propuso diversas teorías nuevas que describían la forma en que los átomos
se enlazaban para formar moléculas. Una de estas teorías establece que una capa llena de
electrones es muy estable y que los átomos transfieren o comparten electrones para lograr
tener una capa llena de electrones. Una capa llena de electrones es simplemente la configuración
electrónica de un gas noble, como el He, Ne o Ar. A este principio se le ha llamado la
regla del octeto, ya que una capa llena implica ocho electrones de valencia para los elementos
de la segunda fila de la tabla periódica.
1-3A Enlace iónico
Existen dos formas en las que los átomos pueden interactuar para lograr las configuraciones de
b s gases nobles. Algunas veces los átomos logran la configuración de un gas noble mediante la
transferencia de electrones de un átomo a otro. Por ejemplo, el litio tiene un electrón más que
la configuración del helio, y el flúor tiene un electrón menos que la configuración del neón.
El litio pierde fácilmente su electrón de valencia, y el flúor gana uno: