1 QUÍMICA INORGÁNICA: trataba de las sustancias que
provenían de materias no vivientes, como minerales y
derivados QUIMICA ORGÁNICA: orientada al estudio de las
materias obtenidas de fuentes naturales ó vivas. Concepto
de Química Orgánica Lavoisier a finales del siglo
XVIII “Química Orgánica, es la parte de la
química que estudia los hidrocarburos y sus derivados. Sus
estructuras, preparaciones y transformaciones en otras
sustancias” Química Orgánica = Compuestos del
carbono
2 La teoría de la resonancia y la química
orgánica actual Compuestos orgánicos: Desde los
hidrocarburos más simples hasta las cadenas de ADN Linus
Pauling, Ingold, Robinson y Arndt Desarrollan la teoría de
la resonancia durante el siglo XX basándose en la
aplicación de la mecánica cuántica
3 Son estructuras en las cuales los electrones se representan por
puntos. Permiten determinar el tipo y número de enlaces
que tiene un átomo
4 Metano Metilamina Etanol Clorometano Estructuras de Lewis de
enlaces simples
5 Ejemplos de estructuras de Lewis de enlaces
múltiples
6 Estructuras de Lewis de enlaces múltiples
7
8 Enlace covalente polar y electronegatividad Escala de
electronegatividades de Pauling m = e . d D = 1.0 x
10-18esu.cm-1
9 Electronegatividad es la habilidad de un átomo para
atraer electrones Electronegatividad
10 Momentos Dipolares de enlaces seleccionados. Momento dipolar
para varias moléculas sencillas
11 LA CARGA FORMAL Ejemplo: CH3NO2
12 Fórmulas Condensadas Estructura de Lewis Fórmula
estructural condensada
13 Fórmulas Enlace-línea Estructuras condensada
Estructuras Enlace-línea Nombre
14 HIBRIDACIÓN DE ORBITALES Los orbitales híbridos
se obtienen por la combinación de orbitales
atómicos para la obtención de orbitales más
estables y equivalentes en energía. Existen tres formas de
hibridación para los orbitales atómicos del
Carbono: sp3, sp2 y sp. Otros átomos también pueden
sufrir la hibridación de sus orbitales atómicos
como el nitrógeno y el oxígeno.
15 15 Orbitales Híbridos sp3
16 Metano: CH4
17 Etano: H3C?CH3
18 Orbitales híbridos sp2
19 Enlaces del Etileno: H2C=CH2
20 Orbitales híbridos sp
21 Enlaces del Acetileno: HC?CH
22 HIBRIDACIÓN DE ORBITALES ATÓMICOS EN
NITRÓGENO Y OXÍGENO Las
aminas, sales de amonio, alcoholes y éteres son especies
estables. Los alcóxidos son especies muy reactivas
(intermedios de reacción).
23 Geometría de las moléculas
24 Se sabe que en el nitrometano los oxígenos distan por
igual del nitrógeno (1.2 Å). ¿Cómo
puede explicarse este hecho con fórmulas de Lewis?.
Híbridos de resonancia
25 1.- Las estructuras resonantes sólo suponen movimiento
de electrones (no de átomos) desde posiciones adyacentes
2.-Las estructuras resonantes en la que todos los átomos
del 2º período poseen octetos completos son
más importantes (contribuyen más al híbrido
de resonancia) que las estructuras que tienen los octetos
incompletos. 3.-Las estructuras más importantes son
aquellas que supongan la mínima separación de
carga. 4.-En los casos en que una estructura de Lewis con octetos
completos no pueda representarse sin separación de cargas,
la estructura más importante será aquella en la que
la carga negativa se sitúa sobre el átomo
más electronegativo y la carga positiva en el más
electropositivo. Reglas de resonancia
26 Resonancia
27 Reglas de resonancia
28 + _ _ _ Reglas de resonancia
29 Reglas de resonancia + + (Gp:) ? (Gp:) ? +
30 El anión derivado de la 2,4-pentanodiona: (Gp:) Esta
Forma Resonante tiene la carga negativa sobre el carbono (Gp:)
Esta Forma Resonante tiene la carga negativa sobre el oxigeno
(Gp:) Anión Acetona (dos formas resonantes) (Gp:) Acetona
(Gp:) Base (Gp:) Fuerte Ejemplos de Resonancia
31 INTERMEDIOS DE REACCIÓN Rupturas de un enlace
covalente: Tipos de rupturas Heterolítica
Homolítica
32 Intermedios de reacción. Son especies intermedias que
se forman a medida que la reacción avanza desde los
reactivos hacia los productos. Son menos estables que los
reactivos y que los productos y tienen una vida media muy corta
en la mezcla de reacción
33 Rupturas Homolíticas * Se forman radicales libres (Gp:)
A : B A + B (Gp:) . (Gp:) . Los productos pueden ser
átomos libres o grupos de átomos. Por ejemplo:
(Gp:) Para la ruptura de un enlace se necesita aporte de
energía: calor, luz, presencia de un radical, etc.
34 Rupturas Heterolíticas * Se forman iones Puede ocurrir
de dos formas: (Gp:) A : B A: + B (Gp:) – (Gp:) + (Gp:)
anión (Gp:) catión (Gp:) 1) (Gp:) A : B A + B:
(Gp:) – (Gp:) + (Gp:) catión (Gp:) anión (Gp:) 2)
Por ejemplo:
35 Carbocationes Un carbocatión tiene hibridación
sp2 con una estructura plana y ángulos de enlace de
120° Se ha observado experimentalmente que la estabilidad de
los carbocationes aumenta con su grado de
sustitución
36 El efecto inductivo de los cadenas alifáticas es una
donación de la densidad electrónica de los enlaces
sigma al centro catiónico, lo que provoca una
estabilización del sistema al disminuir el déficit
de densidad electrónica del carbono sp2 El efecto
conjugativo o resonante también puede contribuir a la
estabilidad de los carbocationes.
37 Los carbocationes presentan una característica muy
importante que es la transposición La transposición
consiste en la migración de un átomo de
hidrógeno o resto alquilo con su par de electrones desde
un carbono vecino al que tiene la carga hacia el carbono con
carga positiva, de manera que ahora la carga está en el
carbono de donde procedían los átomos que han
emigrado.
38 Carbaniones El carbanión es una especie cargada
negativamente. Alrededor del átomo de carbono hay ocho
electrones que corresponden a los tres enlaces y a un par
solitario. El átomo de carbono del carbanión
presenta hibridación sp3 y es, por tanto,
tetraédrico. Una de las posiciones tetraédricas
está ocupada por el par solitario de electrones
39 Debido al efecto inductivo de las cadenas carbonadas, el orden
de estabilidad de los carbaniones es opuesto al de los
carbocationes. Además el efecto resonante permite
estabilizar con éxito la carga negativa del
carbanión los carbaniones procedentes de alquinos son
más estables que los procedentes de alquenos y
éstos a su vez que los procedentes de alcanos la
estabilidad disminuye conforme disminuye el carácter s del
orbital híbrido.
40 Radicales Los radicales libres presentan hidridación
sp2 en el átomo de carbono deficiente en electrones y son
planos. A diferencia de los carbocationes el orbital p no
está vacío sino que contiene al electrón
desapareado al igual que un carbocatión, es una especie
deficiente en electrones porque le falta el octeto alrededor del
átomo de carbono
41 Al igual que los carbocationes, los radicales también
se estabilizan por el efecto inductivo electrón-dador que
ejercen las cadenas alquílicas
42 Es más fácil romper un enlace C-H de tipo
terciario (92 kcal/mol) que uno secundario (95 kcal/mol) o que
uno primario (98 kcal/mol). Romper homolíticamente el
metano es especialmente difícil (105 kcal/mol).
¿Cuál es la razón?.
43 Carbenos. Los carbenos son intermedios de reacción sin
carga que contienen un átomo de carbono divalente La
estructura electrónica de un carbeno singlete se explica
admitiendo una hibridación sp2 en el carbono, de forma que
la geometría del carbeno es trigonal. El orbital p
está vacío y el par electrónico libre se
encuentra en uno de los orbitales híbridos sp2 En el
carbeno triplete el átomo de carbono tiene
hibridación sp2, pero a diferencia del carbeno singlete,
el carbeno triplete contiene dos electrones desapareados, uno en
el orbital híbrido sp2 y otro en el orbital p