Secundaria Enlaces del O2

[Davalillo]

No sé si éste es el apartado donde tengo que escribir el mensaje, creo que sí.

Mi pregunta me ha surgido cuando he estado leyendo sobre los radicales libres que dañan tanto al organismo.

Lo que no he entendido es la capacidad de captar e- del O2.

Si no tiene e- desapareados ¿cómo puede hacerlo?

Si puede captar e- para convertirse en radical libre ¿por qué no puede enlazar con otros elementos?, es decir, si puede convertirse en O2- ¿por qué no en O2H?

He leído sobre la esctructura de los OM y sé que esos dos electrones están en OM antienlazantes, por eso es paramagnético, creo que lo entiendo, pero me queda la duda de por qué no enlaza con otros elementos.

¿qué diferencia hay entre los e- desapareados del O2 y los e- desapareados del O? ¿por qué unos enlazan y otros no?

Bueno, ya me diréis algo.

Un saludo.

[urelius68]

El O2 sí tiene electrones desapareados. No tienes más que hacer el desarrollo segun la teoria de orbitales moleculares. En total la molécula tiene 16 electrones, y si vas repartiendo de dos en dos en los OM al final te quedan dos electrones y dos orbitales (son del tipo 2pi antienlazantes creo), con lo que hay que poner un electron en cada uno. Por tanto el O2 puede formar dos aniones: el O2- (superoxido) y el O2(2-) peróxido.

En cuanto al porqué unos enlazan y otros no se debe a que los electrones que capta el O2 van a parar a orbitales antienlazantes, por lo que disminuyen el orden de enlace, haciendo que la molécula sea inestable y muy reactiva. Realmente sí existen compuestos de O2-, pero son iónicos (KO2, NaO2).

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

Muchas gracias urelios 68.

Si te he entendido bien el O2 tiene 2 enlaces covalentes y 2 e- libres en orbitales antienlazantes, y éstos pueden aceptar e- y puede hacer enlaces iónicos.

Una pregunta

Cuando un compuesto es isoelectrónico con el O2, por ejemplo el ON-, al tener el mismo número de e- se forma el mismo diagrama de OM, entonces el ON- también tendrá 2 e- en los OM antienlazantes, ¿se comportará lo mismo que el O2? ¿admite también 2 e-?

el B2 tiene 2 e- desapareados en los orbitales "pi" enlazantes, ¿es capaz este compuesto de admitir 2 e- y convertirse en B2- o B2-2? porque al admitir estos e- el orden de enlace aumentaría y la energía de enlace también e imagino que la molécula sería más estable, ¿o me estoy equivocando?

Lo que quiero tener claro es si en todas las moléculas que, al hacer el diagrama de OM, les quedan e- desapareados, en OM enlazantes o antienlazantes, pueden admitir e- y/o hacer enlaces.

Un saludo.

[urelius68]

Re: Enlaces del O2

Cuando se forma una molécula, y se hace el diagrama de OM para ver como quedan los electrones, la molécula ya no va a formar más enlaces con ninguna (salvo una compensación de cargas con un contraión, pero esto no es un enlace). No importa que los electrones estén o no desapareados en esa molécula. Además si formara otro enlace con algun otro átomo ya no estaríamos hablando de esa molécula, sino de otra diferente. Otra cosa es que esa molécula pueda o no captar electrones,pues entonces estamos hablando de un ión de dicha molécula, no de otra distinta.

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

Bueno, urelios68, parece que ya lo voy entendiendo un poco mejor, tus explicaciones son bastante claras y concisas.

Para finalizar un pequeño comentario.

Estos días he estado leyendo sobre el asunto y he visto que cuando se hace el diagrama de OM y se halla el orden de enlace, (1/2 de e- en OM enlazantes menos e- en OM antienlazantes), cuanto más alto es más enlaces hay y más estable es la molécula.

Cuando el O2 se convierte en radical O2- y O2-2, los e- que admite los ubica en los OM antienlazantes, por lo que el orden de enlace disminuye y, por lo tanto, la molécula será menos estable, entonces ¿por qué tiende a admitir e-?

En realidad si perdiera los que tiene en los OM antienlazantes el orden de enlace aumentaría ¿no sería más estable el O2+?

No te canso más. Un saludo

[urelius68]

Re: Enlaces del O2

La molécula de O2 no tiende a admitir electrones, si así fuera imagínate con todo el O2 que hay en la atmósfera, esto sería un caos de reactividad desatada. Otra cosa es que sea posible admitirlos, que lo es, pero como los aniones originados son menos estables, su tendencia natural es a quedarse como O2, lo que no niega la posibilidad de que puedan formarse.
En cuanto a lo del O2+, ten en cuenta que en esta molécula uno de los dos oxígenos acaba de pasar de tener su configuración electrónica de gas noble a perderla, lo que introduce una desestabilización muy grande en la molécula. El orden de enlace aumenta, pero eso no quiere decir que la molécula sea más estable. De hecho, la existencia de una carga positiva en un oxígeno, hace que la molécula se comporte como un híbrido de resonancia, donde uno de los pares de electrones sin compartir de uno de los oxígenos, pasa a ser compartido al verse atraídos por la carga positiva, quedando entre los atomos 2 enlaces y "medio" (el orden de enlace), pero a costa de que uno de los átomos pierda una configuración muy estable. Siento no poder dibujarlo, pero sólo es pasar un par de electrones no compartidos de uno de los O al centro. El orden de enlace sólo es una indicación de estabilidad, pero no es definitiva en ocasiones.
Y tranqui, puedes seguir molestando, me hace reverdecer laureles.
Saludos

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

Entendido urelios68

Pero me sigue quedando una duda; yo hasta que no consigo entender algo totalmente no me quedo tranquilo, (mi mujer, a veces, me dice que soy un ¡pesado!).

Intentaré formularte las preguntas lo más claras posible.

Expongo unos datos y después la formulo:

El O2 tiene e- desapareados y no es un radical.

El NO tiene e- desapareados y sí es un radical, y eso que tiene el e- en el mismo orbital que uno de los e- del O2.

El NO- tiene e- desapareados y no es un radical.

El B2 tiene e- desapareados y no es un radical.

A) ¿Por qué hay moléculas que tienen e- desapareados y NO SON RADICALES?





Si realizas el esquema de OM del O2 y NO-, al tener los mismos e- te sale lo mismo, dos e- desapareados en orbitales antienlazantes.

B) ¿Puede el NO- admitir más e- en esos orbitales como lo hace el O2?


Gracias. Un saludo.

[urelius68]

Un radical es una especie que proviene de la ruptura de una molécula, de manera que en él quedan electrones desapareados, pero no todo lo que tiene electrones desapareados es un radical. La ruptura del enlace debe ser homolítica, es decir, un electrón para cada parte A-B --> A. + B. esas dos especies son radicales porque tienen electrones desapareados pero NO tienen sus capas completas, por lo que son muy reactivos. Una molécula no es un radical aunque tenga electrones desapareados, los radicales son muy reactivos y no se pueden aislar (salvo casos muy muy raros), a diferencia de las moléculas (el NO existe y es estable, y no es radical) y las especies con carga tampoco son radicales. Cuando tú formas una molécula en TOM, y repartes sus electrones, aunque queden electrones desapareados la molécula no es un radical. En cuanto al boro hay que tener en cuenta que siempre forma enlaces que se llamana deficientes de electrones, porque nunca llegará a tener la capa externa completa.

En cuanto a la cuestión B, en teoría sí podría dado que tiene un hueco, pero la presencia de una carga negativa ahora en la molécula hace que la entrada del segundo electrón sea mucho más dificil, dado que ahora este electrón (negativo) debe aproximarse a una especia negativa también, que lo repelerá. El primer electrón se aproximaba a una especie neutra, con lo que no tenía tanto impedimento para acercarse.
Si lo razonamos en base a los orbitales, cuando un orbital acepta un electrón la energía del orbital disminuye (se estabiliza) y esto complica la entrada de un segundo, que no quiere decir que no pueda entrar, sino que lo tiene más difícil, y en ocasiones imposible.

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

De lo que me has dicho tengo varias dudas.

Me dices que el NO es estable y no es radical, tengo entendido que el NO es una molécula altamente inestable en el aire ya que se oxida rápidamente en presencia de oxígeno convirtiéndose en dióxido de nitrógeno. Por esta razón se la considera también como un radical libre. ¿no te estarás refiriendo al NO- que es al que hacía yo referencia en mi segunda pregunta?

Dices: "Una molécula no es un radical aunque tenga electrones desapareados" ¿quienes decir que NINGUNA molécula puede ser un radical? entonces cuando tienen un e- desapareado y un orbital abierto, osea que haces la estructura Lewis y te da que tienes en la capa de valencia un e- desapareado, si no son radicales ¿como se denominan? ¿reaccionan menos que un radical? ¿Como sabe el e- que está en una molécula o en un radical? ¿todos los radicales vienen de una rotura homilítica?

Cuando tienes 2 átomos y formas una molécula por la estructua Lewis, siempre que los e- son impares te queda uno suelto ¿no es un radical? si el NO no es un radical, ¿por qué el e- desapareado no reacciona?

Dices: "Cuando tú formas una molécula en TOM, y repartes sus electrones, aunque queden electrones desapareados la molécula no es un radical", ¿en todos los casos? me explico; cuando formas en TOM el O2 te da e- desapareados y no es un radical, pero si formas en TOM el O2- te da un e- desapareado y sí es un radical.

Lo que entiendo es lo siguiente: Aunque haya e- desapareados en TOM las moléculas no son radicales si el número de e- son pares porque están compensados, y tiene sus capas completas, ejemplo el O2, pero si los e- son impares, sus capas no están completas, el e- que está suelto sería el que tendría capacidad para reaccionar con otro e-, o su orbital semilleno tendría capacidad para admitir otro e- ¿me equivoco?

Osea el kid de la cuestión sería si tiene o no los orbitales completos.

Quizás el error mío esté en que yo llamo radical a toda molécula, átomo o especie química que tiene un e- suelto con un orbital semilleno y esto lo sé cuando tengo e- impares y hago la estructura Lewis.

No te entiendo cuando dices "las especies con carga tampoco son radicales" ¿a qué te refieres con la carga? ¿que las especies que no son neutras no pueden ser radicales? entonces ¿un ion, que tiene carga, no puede ser un radical?

Como puedes comprobar esta última respuesta me ha dejado un poco liado, será que no tengo todavía los conceptos claros, porque cuando creo entender algo leo una cosa y me doy cuenta que lo que entendía no estaba bien.

[urelius68]

Re: Enlaces del O2

La diferencia entre una molécula con electrones desapareados y un radical es que en la molécula el electrón está en un orbital molecular y forma parte del enlace, mientras que en un radical el electrón está en un orbital atómico y no forma parte del enlace, aunque este átomo tenga otros enlaces. Puede ser que formara parte de un enlace que se rompió homolíticamente, pero al romperse el orbital molecular dejó de serlo, y volvió a ser al orbital atómico original. Por ejemplo en el CH4 todos los electrones implicados en los enlaces están en orbitales moleculares formados entre los sp3 del C y el 1s del H, pero si rompemos un enlace se forma el radical metilo CH3., y ese electrón, que antes estaba en un enlace junto con el electrón del H, ahora no lo está, y por tanto vuelve a ocupar su orbital atómico sp3 original.
El anión superóxido O2- y el peróxido O2 (2-) no son radicales porque los electrones que han captado están en orbitales moleculares, no atómicos.
Bajo mi punto de vista sería:
Radical: especie con electrones desapareados situados en orbitales atómicos. Tremendamente reactiva, dado que busca compartirlos para adquirir la configuracíon de gas noble
Anión: especie con carga negativa (ha captado electrones)
Catión: especie con carga positiva (ha cedido electrones)
La reactividad de una molécula, anión o catión depende de su estructura electrónica, si todos los átomos tienen configuración de gas noble será más o menos estable, pero si no es así será reactiva.
El O2- es muy reactivo y tiende a ceder su electrón, lo mismo que el O2 (2-) que cede los 2 electrones.
Es probable que lo de llamar radicales a todas esas especies proceda de un cierto abuso de lenguaje científico.

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

Gracias.

Con esta última respuesta ya me está quedando las cosas bastante claras.

en tu respuesta divides las especies con e- desapareados, creo que en 3 categorías, radical, anión y catión.

Vamos a analizar una molécula, que me llamó la atención cuando me hablaste de ella, el NO, la analizaré lo mejor que pueda.

N 5 e- de valencia 4 OA híbridos SP3

O 6 e- de valencia 4 OA híbridos SP3

NO 11 e- 8 OM
en la molécula tenemos
2 e- en OM enlazante

2 e- en OM antienlazante

6 e- en OM enlazantes

1 e- en OM antienlazante

Orden de enalce 2,5 y 1 e- desapareado en un OM, por lo tanto no puede enlazar con otro átomo, lo único que puede hacer es admitir otro e-.
Espero que hasta ahora todo esté bien.

Pero cuando quiero ubicar esta molécula en uno de los tipos que me has dicho viene el problema. Veamos:

1º) Radical: Su e- desapareado está en un OM no en un OA, por lo tanto NO ES RADICAL.

2º) Anión: No ha captado ningún e-, no tiene carga negativa, por lo tanto, NO ES UN ANIÓN.

3º) Catión: No ha cedido ningún e-, no tiene carga positiva, por lo tanto, NO ES UN CATIÓN.

¿Hay un 4º caso para moléculas como el NO?

¿Cómo las tratamos?

Desde mi punto de vista y extrayéndolo de tus magníficas lecciones el NO tendería a captar un e- y, aunque se convertiría en un anión, el N adquiriría la configuración de gas noble; porque me dices (al final de tu última respuesta) que si los átomos no tienen la configuración de gas noble la molécula sería reactiva, pero en otra respuesta me dices que el NO es estable. Ya me comentarás.
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En otro orden de cosas me gustaría hablarte de los orbitales no enlazantes, ejemplo el NH3, en esta molécula tenemos:

Nitrógeno: No sé si los 4 OA son híbridos SP3 o no, pero de todas formas utiliza 3 de ellos para hibridarse con los OA de los 3 H y formar 3 enlaces en OM enlazantes. los otros 2 e- del N se ubican en el orbital que queda, que, como digo no sé si es SP3 o 2S del N, pero de todas formas se denomina ORBITAL NO ENLAZANTE, ¿este orbital es atómico o molecular?

Este orbital cede sus dos e- al H+ para crear NH4+ denominado ENLACE COVALENTE DADOR, ¿cómo se realiza este enlace si el orbital es molecular y éste no puede realizar más hibridaciones?

En la molécula de agua ocurre lo mismo, el O tiene 4 e- con orbitales no enlazantes (¿OM?, ¿OA?)

¿Cómo se comportan estos orbitales? ¿pueden formar todos enlaces dadores como en NH4+?

¿Son híbridos o no? Aunque, en realidad, esto daría igual porque al estar en OA podrían formar enlaces.

Muchas gracias por responder siempre a mis dudas, te lo agradezco mucho, poco a poco voy aprendiendo más; si por algún motivo, falta de tiempo u otro, no pudieras dedicarme más tiempo lo entendería, no quisiera abusar, aunque me encantaría que siguieras, hace mucho tiempo que quiero resolverlas y es la única vez que alguien me lo explica de una forma que lo pueda entender.

Un saludo.

[urelius68]

Re: Enlaces del O2

En cuanto a la cuestión del NO, quizá me faltó añadir la mayoría de las moléculas, que son neutras. Existen moléculas neutras con electrones desapareados, además de aniones, cationes y radicales. Como también existen de los cuatro grupos con electrones apareados enteramente.
En cuanto a la cuestión del NH3. el orbital que no enlaza es atómico (sólo los orbitales que enlacen pueden ser moleculares), y en él están los 2 electrones no enlazantes (en el diagrama de OM estos orbitales no enlazantes permanecen igual, con la misma energía y el mismo nombre, dado que no sufren alteraciones). La hibridación se produce siempre entre orbitales atómicos del mismo átomo y la regla es que si entran a hibridar x orbitales de un tipo, salen x orbitales hibridos.
Ejemplo: 3 orbitales p + 1 orbital s = 4 orbitales hibridos sp3
La condición para poder hibridar es que su energía sea parecida.
La formación del enlace en el NH4+ se produce porque la especie H+ es una especie con una carga positiva muy concentrada, lo que la hace muy poderosa a la hora de atraer electrones. Aunque los 2 electrones del N están apareados, el H+ "obliga" al N a compartirlos, y entonces enlazan, formándose un OM entre el sp3 del N y el 1s del H.
De hecho también existen las especies H3O+ y H2F+ (esta ultima algo inestable)

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

A) Voy a poner un resumen para ver si lo he entendido:

Radical: Tiene siempre el e- desapareado en un OA.

Molécula neutra: Si tiene un e- desapareado estará siempre en un OM.
Si tiene pares de e- sin enlazar estarán siempre en un OA.

Ion: Depende del ion. Cl-, ubica el e- captado en un OA. O2- ubica el e- captado en un OM. O2-2 ubica los e- captados en un OM. Si hay una ruptura heterolítica y los 2 e- se los queda una
molécula los ubicará en un OA, creo.

Si me equivoco en algo corrígeme, por favor.

¿Hay alguna forma de saber a cuál de los 4 tipos corresponde una especie química? es decir ¿cómo deduzco si los e- están en un OA y no forma parte del enlace o en un OM y sí forma parte?
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B) Me dices en tu última respuesta: "Como también existen de los cuatro grupos con electrones apareados enteramente". ¿cómo puede haber radicales con todos sus e- apareados? ¿no es una condición para ser radical el tener un e- desapareado en un OA?.
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C) ¿Todos los radicales proceden de una ruptura homolítica?


D) En las rupturas homolíticas y heterolíticas los e-, (que se separan en el caso homolítico o se los queda una molécula o átomo en el caso heterolítico), ¿se ubican siempre en un OA?

[urelius68]

Re: Enlaces del O2

A) De acuerdo en las definiciones, se pueden completar, pero son válidas.
Para saber de qué tipo es una especie es fácil. Los cationes tienen siempre carga positiva (menos electrones que protones), los aniones negativa (mas electrones que protones), las moléculas neutras estarán formadas por más de un átomo y no tendrán carga, los radicales no tienen carga y tendrán algun electrón suelto. Ojo, la carga siempre está localizada principalmente en uno de los átomos (si es + en el más electropositivo, salvo si hay H, porque H+ no puede estar unido a nada, dado que no tiene electrones, y si es negativa en el más electronegativo)
Así la carga + en el NH4+ la soporta el N, en el NO+ la soporta el N.
Y en el OH- la carga la soporta el O.
NO+ catión OH- anión NO molécula CH3. radical
B) Me equivoqué, los radicales no.
C) Sí
D)sí, dado que la separación transforma los OM de nuevo en OA. Un átomo que no esté unido a otro no puede tener OM, y sólo los orbitales que se unan pasan a ser moleculares, los que no se unan seguirán siendo atómicos

[Davalillo]

Re: Enlaces del O2

Cuando intento saber a qué tipo pertenece una especie, el primer paso creo que lo consigo pero después me atasco.

Veamos, imaginemos una especie XY. (2 átomos y un e- desapareado).

Compruebo si tiene carga, en este caso supongamos que no, es neutra, por lo tanto puede ser un radical o una molécula; pero para saber a cuál de los 2 pertenece tengo que saber dónde está el e-, en un OA o en un OM y este punto no sé deducirlo.
Porque, claro, hemos quedado que si está en un OA y es neutra será un radical y el OA podrá enlazar o aceptar un e-, pero si está en un OM será una molécula y no podrá enlazar, sólo admitir un e- u oxidarse perdiéndolo.

¿Cómo compruebo dónde está el e-?


Y si se trata de un ion, estamos en lo mismo, si procede de una ruptura heterolítica tendrá el e- en un OA, pero si no procede de dicha ruptura lo tendrá en un OM, por ejemplo el O2-. Y también hay iones que tienen sus 2 e- en OA y otros en un OM.

Ejemplo: CN.

9 e- de valencia

Si realizamos el diagrama de OM nos queda un e- desapareado en un OM enlazante; orden de enlace 2,5.

1º) Es neutra, por lo tanto es un radical o una molécula.

2º) Puede formar el (CN)2, el cianógeno, C2N2 (N-C-C-N), uniéndose el carbono mediante el e- desapareado con otro carbono con un enlace covalente.

3º) Deduzco que, al poder formar un enlace con otro átomo, el orbital con el e- desapareado es un OA, porque si fuera un OM no podría enlazar, por lo tanto: neutra y con un e- desapareado en un OA, radical


De todas formas ¿por qué tiene 3 enlaces covalentes si el orden de enlace es 2,5?