Enlace químico y geometría molecular

a) Falsa.

En el eteno, $\text{H}_2\text{C}\!=\!\text{CH}_2$, cada carbono forma tres enlaces $\sigma$ (dos con hidrógenos y uno con el otro carbono), de modo que necesita tres orbitales híbridos:$$s + p + p \;\longrightarrow\; \textbf{3 orbitales } sp^2$$A cada carbono le queda un orbital $2p$ sin hibridar, perpendicular al plano molecular; su solapamiento lateral forma el enlace $\pi$ del doble enlace.

La hibridación es, por tanto, $sp^2$ y la geometría, trigonal plana con ángulos de $120^\circ$. La hibridación $sp^3$ corresponde al etano, cuyos carbonos sí forman cuatro enlaces $\sigma$.

b) Verdadera.

El etano es un hidrocarburo saturado: todos sus enlaces carbono-carbono son simples y tiene el número máximo posible de hidrógenos. No admite reacciones de adición, pero sí de sustitución, en las que un hidrógeno es reemplazado por otro átomo:$$\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_3 + \text{Cl}_2 \;\xrightarrow{\;h\nu\;}\; \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\text{Cl} + \text{HCl}$$Es la reacción característica de los alcanos, iniciada por luz ultravioleta o calor y de mecanismo radicálico.

c) Verdadera.

En el etino, $\text{H}\!-\!\text{C}\!\equiv\!\text{C}\!-\!\text{H}$, cada carbono forma solo dos enlaces $\sigma$ (uno con el hidrógeno y otro con el carbono vecino), así que necesita dos orbitales híbridos:$$s + p \;\longrightarrow\; \textbf{2 orbitales } sp$$Los dos híbridos $sp$ se disponen en direcciones opuestas, formando un ángulo de $180^\circ$: la molécula es lineal. Los dos orbitales $p$ restantes de cada carbono forman los dos enlaces $\pi$ del triple enlace.

La simulación muestra el $\text{CO}_2$, cuyo carbono también es $sp$ con dos enlaces $\sigma$ opuestos: la misma geometría lineal que el etino.