Page 485 - Quimica - Undécima Edición

10.8 Orbitales moleculares deslocalizados 455

A diferencia de los orbitales moleculares pi de enlace del etileno, los del benceno
forman orbitales moleculares deslocalizados , ya que no están confi nados entre dos átomos
enlazados adyacentes, sino que en realidad están dispersos sobre tres o más átomos. Como
consecuencia, los electrones que se encuentran en cualquiera de estos tres orbitales tienen
libertad para moverse alrededor del anillo bencénico. Por esta razón, la estructura del
benceno algunas veces se representa como

en la cual el círculo indica que los enlaces pi entre los átomos de carbono no están con-
fi nados a pares individuales de átomos; más aún, la densidad de los electrones pi está Mapa del potencial electrostático
del benceno que muestra la densi-
uniformemente distribuida en toda la molécula de benceno. En el diagrama simplifi cado
dad electrónica (color rojo) por
no se muestran los átomos de carbono ni los de hidrógeno. encima y por debajo del plano de
Ahora podemos afi rmar que cada enlace carbono-carbono en el benceno contiene un la molécula. Por simplicidad, sólo
enlace sigma y un enlace pi “parcial”. Como consecuencia, el orden de enlace entre cual- se muestra el esqueleto de la
quier par de átomos de carbono adyacentes es entre 1 y 2. Así, la teoría de orbitales molécula.
moleculares ofrece una alternativa para la propuesta de la resonancia, que se basa en la
teoría de enlace-valencia. (Las estructuras resonantes del benceno se muestran en la pági-
na 392.)

El ion carbonato
Los compuestos cíclicos como el benceno no son los únicos con orbitales moleculares
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deslocalizados. Analizaremos ahora los enlaces en el ion carbonato (CO 3 ). El modelo
RPECV predice una geometría trigonal plana para el ion carbonato, semejante a la del
BF 3 . La estructura plana del ion carbonato se puede explicar suponiendo que el átomo de
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carbono tiene hibridación sp . El átomo de C forma enlaces sigma con tres átomos de O.
Así, el orbital 2p z del átomo de C, que no intervino en la hibridación, puede traslaparse
simultáneamente con los orbitales 2p z de los tres átomos de O (fi gura 10.30). El resultado
es un orbital molecular deslocalizado que se extiende sobre los cuatro núcleos de tal for-
ma que la densidad electrónica (y por lo tanto el orden de enlace) en todos los enlaces
carbono-oxígeno son iguales. La teoría de orbitales moleculares proporciona una explica-
ción alternativa aceptable con respecto a las propiedades del ion carbonato en comparación
con las estructuras resonantes del ion que se mostraron en la página 392.
Debemos hacer notar que las moléculas con orbitales moleculares deslocalizados por
lo general son más estables que las que tienen orbitales moleculares que sólo comprenden
dos átomos. Por ejemplo, la molécula de benceno, que contiene orbitales moleculares
deslocalizados, es químicamente menos reactiva (y, por lo tanto, más estable) que las
moléculas que contienen enlaces CPC “localizados”, como es el caso del etileno.

Revisión de conceptos
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Describa el enlace en el ion nitrato (NO 3 ) en términos de las estructuras de resonancia y
los orbitales moleculares deslocalizados.
Figura 10.30 Enlaces en el ion
del carbonato. El átomo de
carbono forma tres enlaces sigma
con los tres átomos de oxígeno.
O Además, los orbitales 2p z de los
O
átomos de carbono y oxígeno se
O C O C traslapan para formar orbitales
moleculares deslocalizados, de
O
O manera que hay también un enlace
parcial pi entre el átomo de
carbono y cada uno de los tres
átomos de oxígeno.