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452 CAPÍTULO 10 Enlace químico II: Geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos

Figura 10.27 Diagrama general Molécula
de niveles de energía de orbitales σ ★ 2p
moleculares para las moléculas x
diatómicas homonucleares del
segundo periodo Li 2 , Be 2 , B 2 , C 2 y ★ ★
N 2 . Por simplicidad, los orbitales π 2p π 2p
y z
s 1s y s 2s se han omitido. Observe
que en estas moléculas el orbital
tiene mayor energía que los
s 2p x
. Esto signifi ca
orbitales p 2p y o p 2p z Átomo Átomo
que los electrones en los orbitales
son menos estables que los Energía
s 2p x
que se encuentran en los orbitales
2p 2p 2p 2p 2p 2p
. Esta aberración surge x y z x y z
y p 2p z
p 2p y σ
de las diferentes interacciones entre 2p x
por
los electrones en el orbital s 2p x
y
un lado, y en los orbitales π 2p y
por el otro, con los electrones π π
π 2p z
2p y 2p z
en los orbitales s s de menor

energía. Para O 2 y F 2 el orbital s 2p x
y
tiene menor energía que p 2p y
.
p 2p z
2
2
2
del Li 2 es (s 1s ) (s 1s ) (s 2s ) . Debido a que hay dos electrones más en los orbitales mole-
culares de enlace que en los de antienlace, el orden de enlace es 1 [vea la ecuación (10.2)].
Concluimos que la molécula de Li 2 es estable, y debido a que no tiene electrones con
espines desapareados, debe ser diamagnética. De hecho, sabemos que existen las molécu-
las diamagnéticas de Li 2 en fase vapor.
La molécula de carbono (C )
2
2
2
2
La confi guración electrónica del átomo de carbono es 1s 2s 2p , así, la molécula de C 2
tiene 12 electrones. Tomando como referencia las fi guras 10.26 y 10.27 colocamos los
. En consecuencia, la
últimos cuatro electrones del carbono en los orbitales p 2p y y p 2pz
confi guración electrónica de C 2 es
2 w 2 2 w 2 2 2
(s 1s ) (s 1s ) (s 2s ) (s 2s ) (p 2p y ) (p 2p z )
El orden de enlace es 2 y la molécula debe ser diamagnética. Nuevamente, se han detec-
tado moléculas de C 2 diamagnéticas en fase vapor. Observe que en el enlace doble del C 2
ambos enlaces son pi debido a los cuatro electrones en los dos orbitales moleculares pi.
En la mayoría de las otras moléculas, un enlace doble está formado por un enlace sigma
y un enlace pi.
La molécula de oxígeno (O )
2
4
2
2
La confi guración electrónica del O en estado fundamental es 1s 2s 2p ; así hay 16 elec-
trones en O 2 . Utilizando el orden de aumento de energía de los orbitales moleculares que
se analizó con anterioridad, escribimos la confi guración electrónica del estado fundamen-
tal del O 2 como
2 w 2 2 w 2 2 2 2 w 1 w 1
)
(s 1s ) (s 1s ) (s 2s ) (s 2s ) (s 2p x ) (p 2p y ) (p 2p z ) (p 2p y ) (p 2p z

De acuerdo con la regla de Hund, los dos últimos electrones ingresan en los orbitales p 2py

y p 2pz con espines paralelos. Sin tomar en cuenta los orbitales s 1s y s 2s (debido a que su
efecto neto sobre el enlace es de cero) calculamos el orden de enlace de O 2 por medio de
la ecuación (10.2):
1
orden de enlace 5 (6 2 2) 5 2
2
Por lo tanto, la molécula de O 2 tiene un orden de enlace de 2 y es paramagnética. Esta
predicción está de acuerdo con la observación experimental.