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La estructura de Lewis del ácido carbónico es un doble enlace C – O, un enlace simple C – O y un enlace simple C – O; el C central tiene 3 dominios de electrones (0 pares solitarios), dando una disposición de dominio de electrones plana trigonal y una geometría molecular planartrigonal con un ángulo de enlace 120°. C se describe mejor como sp2-hibridado, y ácido carbónico es apolar porque los dipolos de enlace se cancelan por simetría molecular.
Figura 1: Estructura de Lewis de ácido carbónico (CH2O3)
| Fórmula química | CH2O3 |
| Número CAS | 463-79-6 |
| Total de electrones de valencia | 24 |
| Estructura de Lewis | Doble enlace C – O, enlace simple C – O y enlace simple C – O |
| Geometría electrónica | trigonal plana |
| Geometría molecular | trigonal plana |
| Modelo de hibridación | sp2 (C central) |
| Ángulo de enlace | 120° |
| Polaridad | Molécula apolar |
Los ácidos y ésteres carboxílicos son sabores, fragancias, polímeros (PET, poliésteres, alquídicos) y disolventes/intermedios; Los ésteres de acetato y ftalato son plastificantes y los ácidos son precursores de sales, amidas y anhídridos.
Para dibujar la estructura ácido carbónico de Lewis, primero contamos el total de electrones de valencia. CH2O3 contiene 4 (C) + 2×1 (H) + 3×6 (O); la carga neta de 0 da un total de 24 electrones de valencia para colocar.
El átomo central es C. Es el átomo menos electronegativo capaz de formar enlaces múltiples y está rodeado por los átomos terminales más electronegativos; El hidrógeno, cuando está presente, siempre ocupa una posición terminal. Las consideraciones de electronegatividad sitúan la densidad electrónica hacia los átomos terminales.
Electrones de valencia totales = 4 (C) + 2×1 (H) + 3×6 (O) = 24 electrones.
Coloque C en el centro y conecte cada átomo circundante con un enlace simple, complete los octetos en los átomos terminales y coloque los electrones restantes en el átomo central. La distribución de electrones resultante es: Doble enlace C–O, enlace sencillo C–O y enlace sencillo C–O; no hay pares solitarios en C.
Por lo tanto, contar los electrones enlazantes y no enlazantes alrededor de C satisface el requisito de octeto/octeto expandido para la estructura dibujada.
Esta especie está mejor representada por estructuras de resonancia; el enlace π se deslocaliza sobre los átomos terminales equivalentes, por lo que todos los enlaces C-terminales son equivalentes en el híbrido de resonancia.
La teoría VSEPR establece que los dominios de electrones 3 alrededor de C se organizan para minimizar la repulsión mutua, dando una geometría de dominio de electrones planartrigonal.
Debido a que 0 de estos dominios son pares solitarios (y los pares solitarios se repelen más fuertemente que los pares enlazantes), la geometría molecular observada es trigonal plana; el ángulo del enlace C se establece en 120° en lugar del valor ideal para la geometría del dominio electrónico.
Una aproximación VSEPR útil es: repulsión de par solitario-par solitario > repulsión de par solitario-par enlazante > repulsión de par enlazante-par enlazante. Con 0 pares solitarios en C, los dominios de pares solitarios ocupan posiciones que minimizan la repulsión general al tiempo que acercan los dominios de enlace (y por lo tanto los átomos unidos).
En el modelo de enlace localizado convencional, C utiliza orbitales híbridos sp2 para formar las direcciones equivalentes 3 del dominio electrónico (3 enlace + 0 par solitario).
Carga formal en la central C = V − N − ½B = 4 − 0 − ½×8 = 0. La estructura de Lewis preferida lleva carga formal cero en el átomo central (y en los terminales), por lo que es el contribuyente dominante.
El ácido carbónico es apolar. Aunque los enlaces C-terminales individuales son polares cuando los átomos difieren en electronegatividad, la geometría planartrigonal hace que su suma vectorial sea cero, por lo que no hay un dipolo molecular neto.
Un error común es creer que los enlaces polares garantizan una molécula polar. Ácido carbónico muestra lo contrario: dipolos de enlace idénticos dispuestos con simetría plana trigonal se cancelan exactamente, produciendo una especie apolar.
Interpretación consistente con referencias estándar VSEPR/geometría molecular.Su carácter apolar gobierna la solvatación y el comportamiento intermolecular; especifique el grado y el manejo al realizar el abastecimiento.
| Especies | Fórmula | Átomo central | Dominios de electrones | Geometría molecular | Polaridad |
|---|---|---|---|---|---|
| Ácido carbónico | CH2O3 | C | 3 | trigonal plana | Apolar |
| Dióxido de carbono | CO2 | C | 2 | lineal | Apolar |
| monóxido de carbono | CO | C | 2 | lineal (diatómico) | Polar |
| disulfuro de carbono | CS2 | C | 2 | lineal | Apolar |
| Metano | CH4 | C | 4 | tetraédrica | Apolar |
| etano | C2H6 | C | 4 | tetraédrica | Apolar |
El ácido carbónico es apolar. Su simetría plana trigonal cancela los dipolos de enlace exactamente.
Doble enlace C–O, enlace simple C–O y enlace simple C–O; no hay pares solitarios en C.. Utiliza todos los 24 electrones de valencia y la estructura preferida lleva carga formal cero en el átomo central.
El ángulo C es aproximadamente 120°. La repulsión de par solitario comprime el ángulo desde el valor trigonal plana ideal.
El modelo convencional es sp2. ácido carbónico tiene 3 dominios de electrones alrededor del C central.
El número CAS es 463-79-6. PubChem (CID 767) y NIST lo identifica con CH2O3; Úselo para localizar proveedores y registros de bases de datos.
Alcance técnico: Las estructuras de Lewis, VSEPR y la hibridación son descripciones basadas en modelos para la comunicación química y la predicción de estructuras; La estructura electrónica molecular real se representa con mayor precisión mediante métodos de orbitales moleculares y de química cuántica. Los grados comerciales varían sustancialmente según el proveedor y el uso previsto; CAS 463-79-6 identifica la sustancia, no una especificación de pureza universal.
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