T2: Enlace químico
Hibridación y polaridad
Teoría
B3
Para las moléculas y :
a) Indique el tipo de hibridación que presenta el átomo de carbono.b) Justifique la polaridad de los enlaces y de la molécula.c) Razone su solubilidad en agua.a) El átomo de carbono presenta una configuración electrónica en estado fundamental siguiendo el principio de Aufbau. Para poder formar cuatro enlaces en las moléculas de y , se produce la promoción de un electrón del orbital al orbital que se encontraba vacío, de acuerdo con la regla de máxima multiplicidad de Hund. Posteriormente, se produce la hibridación de un orbital y tres orbitales para dar lugar a cuatro orbitales híbridos de igual energía, orientados hacia los vértices de un tetraedro. Por tanto, el átomo de carbono presenta hibridación en ambas moléculas.b) En la molécula de , el carbono actúa como átomo central unido a cuatro ligandos sin pares solitarios en el átomo central, siguiendo un modelo . Los enlaces son ligeramente polares debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos. Sin embargo, al ser una geometría tetraédrica perfecta y poseer cuatro ligandos idénticos, los vectores momento dipolar de enlace se anulan por simetría, resultando en un momento dipolar total y una molécula apolar. En la molécula de , la geometría también responde al tipo , pero la presencia de un átomo de cloro, cuya electronegatividad es mayor que la del carbono y el hidrógeno, genera un enlace con un momento dipolar mayor que el de los enlaces . Esta asimetría en la distribución de la carga impide que los momentos dipolares se cancelen, resultando en un momento dipolar neto y, por consiguiente, una molécula polar.c) La solubilidad de las sustancias sigue la premisa de que las sustancias polares se disuelven en disolventes polares y las apolares en disolventes apolares. El agua () es un disolvente fuertemente polar. El metano () es una molécula apolar que solo puede establecer fuerzas de dispersión de London muy débiles con el agua, lo que resulta en una solubilidad prácticamente nula. El clorometano (), al ser una molécula polar, puede establecer interacciones de tipo dipolo-dipolo con las moléculas de agua. Aunque no tiene capacidad para formar enlaces de hidrógeno, su polaridad le otorga una solubilidad en agua notablemente superior a la del metano.