El ÁTOMO DE CARBONO
El carbono es un elemento que solo ocupa el duodécimo lugar de abundancia en la tierra (menos del 0.1 %), considerando la corteza terrestre, el agua de ríos, lagos y océanos y el aires que constituye la atmósfera. Sin embargo, es el que forma el mayor número de compuestos, muchos más que los de todos los demás elementos juntos.
El átomo de carbono pertenece al grupo 4A de la tabla periódica, lo que indica que tiene cuatro electrones de valencia y que puede completar su octeto cuando comparte dichos electrones, ya sea con otros átomos de carbonos o con átomo de un elemento distinto. En otras palabras el carbono forma cuatro enlaces covalentes.
Siendo su distribución electrónica espacial 1s2 2s2 2p2 vemos que la capa externa del carbono corresponde al nivel dos donde se presentan cuatro electrones de valencia, con dos subniveles (uno s y otro p); el subnivel 2s está lleno y el subnivel 2p tiene dos orbitales semillenos y uno de ellos está vacío ( ver figura 1) . Los cuatros electrones de valencia del carbono se distribuyen de tal forma en su hibridación, que pasan a ser todos equivalentes dentro de sus orbítales atómicos y así, el carbono puede unirse mediante cuatro enlaces covalentes sencillos con átomos iguales o diferentes hecho conocido como tetravalencia (hecho que se explica más adelante).
Figura1.Distribución electrónica del carbono
Teoría de hibridación
Como ya se mencionó la configuración electrónica anterior (figura 1). En la que se presenta el átomo de carbono en su estado normal o básico. Al entrar en combinación, uno de los dos electrones de tipo 2s adquiere un poco mas de energía, la suficiente para llegar a ser un electrón de tipo p, y pasar a ocupar el orbital 2pz, inicialmente vació. Decimos entonces que hubo una promoción del electrón y que el átomo pasó de su estado fundamental a un estado excitado. Gráficamente tenemos:
Estado fundamental: 1s2 2s2 2px1 2py1
Estado excitado: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz 1
En su estado excitado, el carbono presenta sus cuatro electrones de valencia desapareados y, por tanto, está en capacidad de formar cuatro enlaces, como es el hecho real. En términos sencillos la teoría de hibridación considera que en la formación de enlaces los átomos no siempre participan con sus electrones ubicados en orbitales atómicos normales, sino que las características de los electrones cambian de tal manera que continúan moviéndose en espacios un poco diferentes conocidos como orbitales híbridos. Podríamos decir que los orbitales atómicos originales se mezclan o reestructuran para formar los orbitales híbridos. La forma y orientación de los orbitales híbridos depende de cuales sean los orbitales atómicos que participan en la hibridación, como se explicara más adelante.
Pregunta. La teoría de la tetravalencia indica que el átomo de carbono puede formar 4 enlace por que: