Química Orgánica (47)

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16-4 1 Representación del ciclobutadieno con orbitales moleculares 715 
lfnea de 1r2 
ro enlace ----
La figura 16-7 es un diagrama de energía de los cuatro orbitales moleculares del ciclobuta-
dieno. El orbital molecular inferior (111) es fuertemente de enlace, y el superior (11.j) es de 
antienlace. Los dos orbitales degenerados de no enlace tienen energía intermedia, y están en 
la línea de no enlace (energía de un orbital p atómico aislado). 
La estructum localizada del ciclobutadieno muestm dos enlaces dobles, que implican cua-
tro electrones pi. Dos electrones llenan 111, el orbital de más baja energía. Una vez lleno 111 
quedan disponibles dos orbitales con la misma energía pam los dos electrones restantes. Si los 
dos electrones entmn al mismo orbital, deben tener espines apareados, y deben compartir la 
misma región del espacio. Debido a que los electrones se repelen entre sí, se requiere menos 
energía para que ocupen orbitales degenerados diferentes, con espines no apareados. Este prin-
cipio es otm aplicación de la regla de Hund (sección 1-2). 
La configuración electrónica de la figum 16-7 indica que el ciclobutadieno debe ser 
inestable. Los electrones superiores están en orbitales de no enlace (11'2 y .,.iJ por lo que son 
muy reactivos. De acuerdo con la regla de Hund, el compuesto existe como UD dirradical 
(con dos electrones sin aparear) en su estado fundamental. Se espera que este dirradical sea ex-
tremadamente reactivo. Es así como la teoría de orbital molecular describe bien la gmn di-
ferencia en las estabilidades del benceno y del ciclobutadieno. 
La regla del polígono Los patrones de los orbitales moleculares en el benceno (figum 
16-5) y en el ciclobutadieno (figura 16-7) son parecidos en sus energías a los de otros anulenos: 
el orbital molecular de más baja energía, el cual es el único sin nodos; en adelante, los orbitales 
moleculares se presentan en pares degenerados (de igual energía), hasta que sólo queda UD or-
bital molecular de más alta energía. En el benceno, el diagrama de energía se ve como el hexá-
gono de UD anillo de benceno. En el ciclobutadieno,la figura se parece al diamante del anillo 
de ciclobutadieno. 
La regla del polígono establece que el diagrama de energía de los orbitales moleculares 
pam UD sistema regular cíclico y totalmente conjugado, tiene la misma forma poligonal que la 
del compuesto, con un vértice (el orbital molecular totalmente de enlace de más baja energía) 
en la parte inferior. La línea de no enlace pasa horizontalmente por el centro del polígono. La 
figura 16-8 muestra la forma en que la regla del polígono predice los diagramas de energía de 
orbitales moleculares pam el benceno, el ciclobutadieno y el ciclooctatetmeno. Los electrones 
pi llenan los orbitales de acuerdo con el principio de aufbau (primero se llenan los orbitales de 
menor energía) y la regla de HUDd. 
PROBLEMA 16-5 
¿El diagrama de ene~a de los orbitales moleculares para el ciclooetatetraeno (figura 16-8) tendrá una 
configuración especialmente estable o inestable? Explique por qu6. 
lfnea de 
ro enlace -e -v --a-
benceno ciclobutadieno cicloocratetraeno 
• FIGURA 16-7 
Uagrama de energía electrónica 
del ciclobutadieno: se ve que dos 
dectrones no están apareados en 
abitales moleculares de no enlace 
~parados. 
R .. , / H 
c- e 
11 11 
/c-e, 
H H 
La estructum localizada 
del ciclobutadieno muestra 
dos en1aces (IQI;>les 
Cons o 
para ntSolver 
problemas 
La regla del polígono propon::ío· 
na una forma rápida de dib'-4ar 
o..na configuraáón electrónica. 
También propon::íona una veri-
ficaáón rápida de los orbitales 
moleculares que se podrían 
dibujar, para ver cuá:=Json 
de enlace, de antienlace 
y de no enlace. 
• FIGURA 16-8 
La regla del polígono indica que 
los diagramas de energía de orbitales 
rnoleculares para estos anulenos se 
parece a las formas poligonales 
de ellos.