Quimica, 11va Edicion - Raymond Chang-FREELIBROS-486

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454 CAPÍTULO 10 Enlace químico II: Geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos
10.8 Orbitales moleculares deslocalizados
Hasta ahora hemos estudiado el enlace químico sólo en términos de pares de electrones. 
Sin embargo, las propiedades de una molécula no siempre se pueden explicar con exacti-
tud con una sola estructura. Uno de estos casos lo constituye la molécula de O3, estudia-
da en la sección 9.8. En ese momento el dilema se resolvió introduciendo el concepto de 
resonancia. En esta sección abordaremos el problema de otra forma, aplicando el modelo 
de los orbitales moleculares. Al igual que en la sección 9.8, utilizaremos como ejemplos 
la molécula de benceno y el ion carbonato. Observe que en el estudio del enlace en las 
moléculas o iones poliatómicos es conveniente, primero, determinar el estado de hibrida-
ción de los átomos presentes (modelo de enlace-valencia) seguido por la formación de los 
orbitales moleculares apropiados.
La molécula de benceno
El benceno (C6H6) es una molécula plana hexagonal con los átomos de carbono situados 
en los seis vértices. Todos los enlaces carbono-carbono son iguales en longitud y fuerza, 
al igual que todos los enlaces carbono-hidrógeno, y todos los ángulos CCC y HCC son 
de 120°. Como consecuencia, cada átomo de carbono tiene hibridación sp2 y forman tres 
enlaces sigma con dos átomos de carbono adyacentes y con un átomo de hidrógeno (i -
gura 10.28). Esta distribución deja un orbital 2pz de cada átomo de carbono sin participar 
en la hibridación y perpendicular al plano de la molécula de benceno, o al anillo bencé-
nico , como se le llama a menudo. Tal descripción se asemeja a la coni guración del eti-
leno (C2H4), analizada en la sección 10.5, excepto porque en este caso hay seis orbitales 
2pz que no participaron en la hibridación, dispuestos en una distribución cíclica.
 Debido a su orientación y forma semejantes, cada orbital 2pz se traslapa con otros 
dos, uno de cada átomo de carbono adyacente. De acuerdo con las reglas mostradas en la 
página 449, la interacción de seis orbitales 2pz conduce a la formación de seis orbitales 
moleculares pi, de los cuales tres son de enlace y tres de antienlace. Por lo tanto,
una molécula de benceno en su estado fundamental tiene seis electrones en los tres orbi-
tales moleculares pi de enlace, con dos electrones con los espines apareados en cada or-
bital (i gura 10.29).
Problemas similares: 10.57, 10.58.
d) Debido a que los electrones en los orbitales moleculares de enlace son responsables de 
mantener los átomos unidos, el N2
1 debe tener un enlace más débil y, por lo tanto, más 
largo que el N2. (De hecho la distancia de enlace del N2
1 es de 112 pm, en comparación 
con 110 pm para el N2.)
Verii cación Como un electrón se desprende de un orbital molecular de enlace, esperamos 
que el orden de enlace disminuya. El ion N2
1 tiene un número impar de electrones (13),
así que debe ser paramagnético.
Ejercicio de práctica ¿Cuál de las siguientes especies tiene mayor distancia de enlace: F2 
o F2
2?
H H
H H
H
H
C C
C
C C
C
Figura 10.28 Estructura de los 
enlaces sigma en la molécula del 
benceno. Cada átomo de 
carbono tiene una hibridación sp2 
y forma enlaces sigma con dos 
átomos de carbono adyacentes y 
otro enlace sigma con un átomo 
de hidrógeno.
b)a)
Vista superior Vista lateral
Figura 10.29 a) Los seis 
orbitales 2pz en los átomos de 
carbono en el benceno. b) El 
orbital molecular deslocalizado 
formado a partir del traslapo de los 
orbitales 2pz. El orbital molecular 
deslocalizado posee una simetría pi 
y se localiza por encima y por 
debajo del plano del anillo 
bencénico. En realidad, estos 
orbitales 2pz se pueden combinar 
de seis maneras diferentes para 
producir tres orbitales moleculares 
de enlace y tres de antienlace. El 
que se muestra aquí es el más 
estable.