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

d) Debido a que los electrones en los orbitales moleculares de enlace son responsables de
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mantener los átomos unidos, el N 2 debe tener un enlace más débil y, por lo tanto, más
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largo que el N 2 . (De hecho la distancia de enlace del N 2 es de 112 pm, en comparación
con 110 pm para el N 2 .)
Verifi cación Como un electrón se desprende de un orbital molecular de enlace, esperamos
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que el orden de enlace disminuya. El ion N 2 tiene un número impar de electrones (13),
Problemas similares: 10.57, 10.58. así que debe ser paramagnético.
Ejercicio de práctica ¿Cuál de las siguientes especies tiene mayor distancia de enlace: F 2
2
o F 2 ?

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 O 3 , 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
H 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-
C ción de los átomos presentes (modelo de enlace-valencia) seguido por la formación de los
H H
orbitales moleculares apropiados.
C C
La molécula de benceno

C C El benceno (C 6 H 6 ) es una molécula plana hexagonal con los átomos de carbono situados
H H en los seis vértices. Todos los enlaces carbono-carbono son iguales en longitud y fuerza,
C
al igual que todos los enlaces carbono-hidrógeno, y todos los ángulos CCC y HCC son
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de 120°. Como consecuencia, cada átomo de carbono tiene hibridación sp y forman tres
H
enlaces sigma con dos átomos de carbono adyacentes y con un átomo de hidrógeno (fi -
Figura 10.28 Estructura de los gura 10.28). Esta distribución deja un orbital 2p z de cada átomo de carbono sin participar
enlaces sigma en la molécula del en la hibridación y perpendicular al plano de la molécula de benceno, o al anillo bencé-
benceno. Cada átomo de nico , como se le llama a menudo. Tal descripción se asemeja a la confi guración del eti-
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carbono tiene una hibridación sp leno (C 2 H 4 ), analizada en la sección 10.5, excepto porque en este caso hay seis orbitales
y forma enlaces sigma con dos
átomos de carbono adyacentes y 2p z que no participaron en la hibridación, dispuestos en una distribución cíclica.
otro enlace sigma con un átomo Debido a su orientación y forma semejantes, cada orbital 2p z se traslapa con otros
de hidrógeno. dos, uno de cada átomo de carbono adyacente. De acuerdo con las reglas mostradas en la
página 449, la interacción de seis orbitales 2p z 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-
Figura 10.29 a) Los seis
orbitales 2p z en los átomos de tales moleculares pi de enlace, con dos electrones con los espines apareados en cada or-
carbono en el benceno. b) El bital (fi gura 10.29).
orbital molecular deslocalizado
formado a partir del traslapo de los Vista superior Vista lateral
orbitales 2p z . 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 2p z 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. a) b)