Ejercicio resuelto de Química · 2023

Dadas las siguientes moléculas: eteno ($\text{C}_2\text{H}_4$), etino ($\text{C}_2\text{H}_2$) y metanol ($\text{CH}_3\text{OH}$):

a) Escriba sus estructuras de Lewis. [1 punto]

b) Indique la hibridación del átomo de carbono en estas moléculas, explicando el número de enlaces $\sigma$ (sigma) y $\pi$ (pi). [1 punto]

$\textbf{a) Escriba sus estructuras de Lewis. [1 punto]}$

En las tres moléculas el carbono aporta 4 electrones de valencia, el hidrógeno 1 y el oxígeno 6, y se reparten hasta que cada carbono y cada oxígeno queden con ocho electrones y cada hidrógeno con dos.



$\mathrm{C_2H_4}$ (eteno): 12 electrones de valencia. Cada carbono se une a dos hidrógenos y los dos carbonos comparten dos pares entre sí, formando un doble enlace. Ningún átomo queda con pares libres.

$\mathrm{C_2H_2}$ (etino): 10 electrones. Cada carbono se une a un solo hidrógeno, de modo que para completar el octeto los dos carbonos comparten tres pares: triple enlace.

$\mathrm{CH_3OH}$ (metanol): 14 electrones. El carbono se une a tres hidrógenos y al oxígeno; el oxígeno se une al carbono y a un hidrógeno, y $\textbf{le quedan dos pares no enlazantes}$.

$\textbf{b) Indique la hibridación del átomo de carbono en estas moléculas, explicando el número de enlaces σ (sigma) y π (pi). [1 punto]}$

La regla es contar las zonas de densidad electrónica alrededor del carbono, entendiendo por zona un enlace, sencillo o múltiple, o un par libre. Ese número es el de orbitales híbridos necesarios. Y en cuanto a los enlaces: en un enlace múltiple, el primero es siempre $\sigma$ y los demás son $\pi$.

$\textbf{Eteno}$: cada carbono tiene tres zonas (dos C–H y el doble enlace), luego hibridación $\textbf{sp}^2$, con los tres híbridos a 120° en un plano y un orbital $p$ sin hibridar perpendicular.

La molécula tiene 5 enlaces $\sigma$ (cuatro C–H y uno C–C) y $\textbf{1 enlace }\pi$, el que forman los dos orbitales $p$ paralelos al solaparse lateralmente. La molécula es plana.

$\textbf{Etino}$: cada carbono tiene dos zonas (un C–H y el triple enlace), luego hibridación $\textbf{sp}$, con los dos híbridos a 180° y $\textbf{dos}$ orbitales $p$ sin hibridar, perpendiculares entre sí.

Hay 3 enlaces $\sigma$ (dos C–H y uno C–C) y $\textbf{2 enlaces }\pi$. La molécula es lineal.

$\textbf{Metanol}$: el carbono tiene cuatro zonas, los cuatro enlaces simples, luego hibridación $\textbf{sp}^3$, tetraédrica.

Todos los enlaces son sencillos, así que hay 5 enlaces $\sigma$ (tres C–H, uno C–O y uno O–H) y $\textbf{ningún enlace }\pi$. El oxígeno también es $sp^3$, con dos híbridos ocupados por sus pares libres, y por eso el ángulo C–O–H es parecido al del agua.