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Electrones compartidos y estructura tetraédrica del carbono

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Respuesta rápida

e) Enlace simple: 2 electrones; doble: 4; triple: 6. El carbono siempre reparte sus 4 electrones de valencia. 6) Estructura tetraédrica: 4 orbitales $sp^{3}$ apuntan a los vértices de un tetraedro, con ángulos de $109.5^{\circ}$ .

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 92

Quimica 3° · 2024

Ejercicio 5

e

Completo la cantidad de electrones que el carbono comparte en cada tipo de enlace.

El carbono tiene 4 electrones de valencia ( $Z=6$ : $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$ ) y tiende a completar su octeto compartiendo exactamente esos 4 electrones en todos sus enlaces covalentes.

Enlace simple: el carbono comparte 1 par de electrones con otro átomo, es decir $2$ electrones en total en el enlace; el carbono forma 4 enlaces simples y comparte en total $4\times 2 = 8$ electrones.
Enlace doble: el carbono comparte 2 pares de electrones, es decir $4$ electrones en el enlace.
Enlace triple: el carbono comparte 3 pares de electrones, es decir $6$ electrones en el enlace.
En cualquier caso, el carbono reparte sus 4 electrones de valencia entre los enlaces que forma: $\text{enlaces simples} + 2\times\text{enlaces dobles} + 3\times\text{enlaces triples} = 4$ .

Tipo de enlace	Pares de electrones compartidos	Electrones compartidos por el carbono	Ejemplo
Simple ( $-$ )	1	2	$\text{CH}_{4}$ , $\text{C}_{2}\text{H}_{6}$
Doble ( $=$ )	2	4	$\text{C}_{2}\text{H}_{4}$
Triple ( $\equiv$ )	3	6	$\text{C}_{2}\text{H}_{2}$

Respuesta

El carbono comparte 2 electrones en un enlace simple, 4 en uno doble y 6 en uno triple; siempre reparte sus 4 electrones de valencia entre sus cuatro enlaces.

Ejercicio 6

Grafico la estructura del carbono con sus electrones de valencia y explico por qué se la llama tetraédrica.

El átomo de carbono tiene 6 protones, 6 electrones y $Z=6$ . Su configuración electrónica es $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$ , por lo que sus 4 electrones de valencia se ubican en la segunda capa ( $n=2$ ).
En el diagrama de Lewis se representa el símbolo C rodeado de 4 puntos (pares de electrones no compartidos o iniciales), que son los que el carbono ofrece para formar enlaces.
Al formar 4 enlaces covalentes (por ejemplo con 4 hidrógenos en el metano, $\text{CH}_{4}$ ), el carbono alcanza la estructura de gas noble: $8$ electrones en su capa de valencia (regla del octeto).
Los 4 electrones de valencia del carbono están en orbitales híbridos $sp^{3}$ : se combinan el orbital $2s$ con los tres orbitales $2p$ para formar 4 orbitales equivalentes dirigidos hacia los vértices de un tetraedro.
Los 4 pares de electrones de enlace se repelen entre sí (principio de repulsión de pares de Lewis/VSEPR) y adoptan la posición que minimiza ese repulsión: los ángulos $\text{C--H--C}$ resultan iguales a $109.5^{\circ}$ , es decir, el ángulo tetraédrico.
Un tetraedro es un sólido de 4 caras triangulares y 4 vértices; como el carbono ocupa el centro y cada uno de sus 4 enlaces apunta hacia un vértice, la geometría de su estructura es tetraédrica.

Respuesta

La estructura del carbono se llama tetraédrica porque sus 4 electrones de valencia se reorganizan en 4 orbitales $sp^{3}$ equivalentes que apuntan hacia los 4 vértices de un tetraedro, con ángulos de enlace de $109.5^{\circ}$ , configuración que minimiza la repulsión entre los pares de electrones.

Contenido de la página

Texto de Química — Página 91 (Bachillerato General Unificado, 3.er grado)

e) Completo la cantidad de electrones que el carbono comparte en cada tipo de enlace

(Recuadro para completar.)

6. Grafico en el siguiente recuadro, la estructura del carbono con sus electrones de valencia y respondo ¿por qué a la estructura del carbono se la llama tetraédrica?

Estructura del carbono

(Recuadro para graficar la estructura del carbono.)

(Recuadro con renglones para la explicación escrita.)

Resolución de las actividades

e) Electrones compartidos según el tipo de enlace

El carbono ( $Z=6$ , configuración $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$ ) tiene 4 electrones de valencia, que comparte para completar su octeto:

Tipo de enlace	Pares compartidos	Electrones compartidos
Simple	1	2
Doble	2	4
Triple	3	6

Condición de valencia del carbono:

$1\cdot n_{\text{simples}} + 2\cdot n_{\text{dobles}} + 3\cdot n_{\text{triples}} = 4$

6) Estructura del carbono y por qué es tetraédrica

Diagrama de Lewis del carbono con sus 4 electrones de valencia y formación de 4 enlaces $sp^{3}$ (por ejemplo, en el metano $\text{CH}_{4}$ ):

flowchart TB
    C["C<br/>carbono Z = 6<br/>configuración 1s²2s²2p²"]
    V["4 electrones de valencia (2s²2p²)"]
    SP3["Hibridación sp³: 4 orbitales equivalentes"]
    TET["Geometría tetraédrica: ángulos de 109,5°"]
    OCT["Octeto completado: 8 electrones en la capa de valencia"]
    C --> V --> SP3 --> TET
    SP3 --> OCT

Explicación: los 4 pares de electrones de enlace se repelen y se separan al máximo, adoptando la forma de un tetraedro con el carbono en el centro.

Ejemplos resueltos

¿Cuántos electrones comparte el carbono en cada uno de los enlaces del eteno ( $\text{C}_{2}\text{H}_{4}$ )?

El eteno presenta un doble enlace $\text{C}=\text{C}$ y 4 enlaces simples $\text{C--H}$ . El carbono comparte 4 electrones en el enlace doble y 2 en cada enlace simple; por carbono: $4 + 4\times 1$ pares... verificación: $2(\text{simples por C}) + 1(\text{doble}) = 4$ pares por carbono.

Escribe la configuración electrónica del carbono e identifica sus electrones de valencia.

$Z=6$ , así que los 6 electrones se distribuyen como $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$ . Los 4 electrones de valencia son los de la segunda capa: $2s^{2}2p^{2}$ .

Tablas (2)

| Tipo de enlace | Pares compartidos | Electrones compartidos por el carbono | Ejemplo $|\n|---|---|---|---|\n|$ Simple (−) | 1 | 2 | CH₄, C₂H₆ $|\n|$ Doble (=) | 2 | 4 | C₂H₄ $|\n|$ Triple (≡) | 3 | 6 | C₂H₂ |

| Característica | Valor $|\n|---|---|\n|$ Número atómico del carbono | Z = 6 $|\n|$ Configuración electrónica | 1s²2s²2p² $|\n|$ Electrones de valencia | 4 $|\n|$ Enlaces covalentes que forma | 4 $|\n|$ Ángulo de enlace (sp³) | 109,5° $|\n|$ Geometría | Tetraédrica |

Diagrama

flowchart TB
    C["Carbono: Z = 6<br/>1s²2s²2p²<br/>4 electrones de valencia"]
    C --> S["Enlace simple: 2 e⁻"]
    C --> D["Enlace doble: 4 e⁻"]
    C --> T["Enlace triple: 6 e⁻"]
    S --> OCT["Octeto completado: 8 e⁻"]
    D --> OCT
    T --> OCT
    OCT --> TET["Geometría tetraédrica: 109,5°"]

Fórmulas y ecuaciones

Condición de valencia del carbono: $1\cdot n_{\text{simples}} + 2\cdot n_{\text{dobles}} + 3\cdot n_{\text{triples}} = 4$

Ángulo tetraédrico: $\theta = 109.5^{\circ}$

$Z_{$ $\text{C}$ } = 6 $\Rightarrow$ $1s^{2}2s^{2}2p^{2}$

$n_{@@MATH_0@@\text{dobles}$ } + $3n_{$ $\text{triples}$ } = 4

$\text{Electrones en el enlace simple}$ = 2

$\text{Electrones en el enlace doble}$ = 4

$\text{Electrones en el enlace triple}$ = 6

$\theta_{\angle$ $\text{C}$ } = $109.5^{\circ}$

Glosario (8)

Electrones de valencia: Electrones de la capa más externa de un átomo, involucrados en la formación de enlaces químicos; el carbono tiene 4.
Enlace covalente simple: Enlace formado por la compartición de un solo par de electrones (2 electrones) entre dos átomos.
Enlace doble: Enlace covalente formado por la compartición de dos pares de electrones (4 electrones).
Enlace triple: Enlace covalente formado por la compartición de tres pares de electrones (6 electrones).
Regla del octeto: Tendencia de los átomos a alcanzar 8 electrones en su capa de valencia para estabilizarse.
Hibridación sp3: Mezcla del orbital 2s con los tres orbitales 2p para formar 4 orbitales equivalentes dirigidos hacia los vértices de un tetraedro.
Estructura tetraédrica: Geometría en la que 4 enlaces apuntan hacia los vértices de un tetraedro, con ángulos de 109,5°.
Ángulo tetraédrico: Ángulo de 109,5° entre enlaces en átomos con hibridación sp3, como el carbono del metano.

Preguntas para practicar

¿Por qué a la estructura del carbono se la llama tetraédrica?

Porque sus 4 electrones de valencia se hibridan en 4 orbitales sp³ equivalentes que apuntan hacia los vértices de un tetraedro, con el carbono en el centro y ángulos de enlace de 109,5°, lo que minimiza la repulsión entre los pares de electrones.

¿Qué pasaría con la estabilidad del carbono si solo compartiera 2 electrones de valencia?

No alcanzaría el octeto (quedaría con 6 electrones en la capa de valencia), por eso el carbono siempre forma 4 enlaces y comparte los 4 electrones disponibles, logrando 8 electrones y la estabilidad del gas noble más cercano, el neón.

Temas y conceptos clave

Electrones de valencia del carbonoTipos de enlace covalente del carbonoEstructura de Lewis del carbonoGeometría tetraédrica y ángulo de enlaceElectrones de valenciaEnlace covalente simple, doble y triplePares de electrones compartidosRegla del octetoHibridación sp3VSEPRÁngulo tetraédrico 109.5°

Fuentes y referencias

https://es.wikipedia.org/wiki/Hibridaci%C3%B3n_sp3
https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9plica_del_octeto
https://es.wikipedia.org/wiki/Tetraedro

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Preguntas que la gente también hace

¿Cuántos electrones comparte el carbono en un enlace triple?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué el carbono forma 4 enlaces covalentes?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué es la estructura tetraédrica del metano?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Configuración electrónica básica (principio de Aufbau, regla de Hund)
• Número atómico y número de electrones de valencia
• Concepto de enlace covalente y pares de electrones compartidos
• Regla del octeto

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Hibridación sp3 y modelos de estructura de los alcanos (metano, etano, propano)

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€) Completo la cantidad de electrones que el carbono comparte en cada tipo de enlace

( y

Grafico en el siguiente recuadro, la estructura del carbono con sus electrones de valencia y respondo ¿por qué a la estructura del carbono se la llama tetraédrica?

Estructura del carbono

(— >) XV y '8 >)

Texto de Quimica ' 91

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