12. ¿Cuál de las siguientes es la mejor estructura de Lewis para el H2O2?
Solución: C. La única estructura que se podría considerar válida será aquella que tenga el número de electrones correctos (cada oxígeno aporta 6 electrones y cada hidrógeno 1; el total debería ser 14) y que suponga una configuración de ocho electrones alrededor del oxígeno (octeto) y dos alrededor del hidrógeno. La estructura A no es válida no solo porque cada hidrógeno tiene 4 electrones alrededor, sino porque hay más electrones de la cuenta (18). Algo análogo se puede decir de la estructura B. De las otras dos estructuras, la D no cumpliría los requisitos de Lewis y además cada O tendría 4 enlaces (uno con el H que tiene al lado y 3 con el otro O), algo que va contra la casuística mayoritaria de los compuestos de oxígeno, en los que el átomo O se une a los demás átomos mediante dos enlaces (ya sea dos simples o uno doble). Por eso, la mejor estructura (la que mejor se adapta a la realidad de esa molécula) es la C, que también se puede escribir más simplificadamente como H–Ō–Ō–H.
13. Los orbitales d pueden ser de 5 tipos diferentes. Uno de ellos, el dz₂ tiene la forma que se observa a la derecha. ¿Cree que dos átomos pueden formar un enlace sigma entre sí empleando ambos este tipo de orbitales?
(A). Sí, porque es posible el solapamiento frontal de un orbital de este tipo con otro igual.
(B). No.
(C). Sí, y precisamente mediante este tipo de orbitales se unen los C entre sí en las cadenas de hidrocarburos.
(D). Sí, pero solo entre elementos de número atómico menor que 21.
Solución: A. Lo que básicamente caracteriza a un enlace sigma es que los orbitales se solapan frontalmente, no lateralmente. Nada parece indicar que no sea posible que se solape frontalmente (mediante uno de los lóbulos) un orbital dz2 con otro igual. De hecho, los orbitales dz2 tienen forma muy parecida a los p, y es sabido que estos pueden formar enlaces sigma por solapamiento frontal. Ahora bien, los C no se unen entre sí mediante este tipo de orbitales sencillamente porque la configuración electrónica de su estado fundamental (1s2 2s2 2p2) no los tiene. Tampoco los tiene ningún otro elemento de número atómico menor que 21; el primer elemento que tiene orbitales d es el de Z = 21 (escandio). Por otra parte, no es cierto que solo se puedan formar enlaces entre orbitales s y entre orbitales p (s+s, s+p, p+p). Cualquier posible solapamiento de orbitales que cumpla ciertas condiciones de simetría y energéticas puede dar lugar a un enlace.
14. ¿Cuántos electrones, en total, están contenidos en los orbitales del benceno que dan lugar a enlaces π?
(A). 2
(B). 4
(C). 6
(D). 8
Solución: C. La configuración electrónica del C es 1s2 2s2 2px1 2py1. El benceno es plano y con forma hexagonal. Cada C queda en cada vértice del hexágono formando tres enlaces: dos con los C vecinos y uno con un H. Los ángulos entre estos enlaces son de 120 grados. Esos datos sugieren una hibridación tipo sp2. Por lo tanto, la configuración del C en el benceno podríamos escribirla así: 1s2 2(sp2)1 2(sp2)1 2(sp2)1 2pz1. El orbital 2pz ha quedado sin hibridar; se dice que es un orbital p puro. Su orientación es perpendicular al plano del benceno. Cada C tiene uno de esos orbitales, y como cada orbital de ese tipo contiene un electrón, en total habrá 6 electrones en ellos. Estos orbitales forman, por pares, enlaces mediante solapamiento lateral. Por lo tanto, son enlaces tipo π.
15. ¿Cuántos enlaces σ y π se pueden encontrar en total en la molécula H3C-CH=CH-C≡CH ?
(A). 10 σ y 3 π
(B). 8 σ y 5 π
(C). 6 σ y 7 π
(D). 11 σ y 2 π
Solución: A. Los C se unen a H siempre por enlaces σ, ya que el orbital del H es 1s y solo admite solapamiento frontal. Como hay 6 H, tienen que existir 6 enlaces σ C–H. Además, hay dos enlaces sencillos entre carbonos; estos también son σ. Van 8. En cuanto a los enlaces múltiples entre carbonos, el doble enlace es un enlace σ (por solapamiento entre híbridos sp2) más un enlace π (solapamientos entre orbitales p puros) y el triple enlace consiste en un enlace σ (por solapamiento frontal entre híbridos sp) más dos enlaces π (solapamientos laterales entre orbitales p puros). Por lo tanto, en total hay 10 enlaces σ y tres enlaces π.
