11. Geometría Molecular 1

5/26/2018 11. Geometra Molecular 1

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Universidad Nacional de Colombia

Sede Medelln

Qumica General

2014 - I


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Carga Formal y Nmero de

Oxidacin Carga Formal: Calculada asumiendo que los

electrones son atrados con la misma fuerza por los dostomos enlazados:


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Carga Formal y Nmero de

Oxidacin Nmero de Oxidacin:Determinado asumiendo que

el enlace entre un par de tomos es inico, no

covalente.


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RESONANCIALas formas resonantes no implican

diferentes tipos de molculas con

movimientos electrnicos definitivos entreellas (electrones localizados).

Hay una nueva estructura y es

intermediaria entre aquellas que serepresentan como sus contribuyentes(electrones deslocalizados).


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RESONANCIA La resonancia puede ser anticipada cuando es

posible, para un ion o molcula, escribir dos o msestructuras de Lewis que son igualmente plausibles(cargas formales).

Las formas resonantes difieren solo en ladistribucin de electrones en la molcula, no en el

arreglo de tomos.

Siempre habr al menos un enlace mltiple (doble otriple) en cada estructura de resonancia.


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Hbrido de Resonancia

Enlaces

Distribucin de carga electrnica en el benceno


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Reglas para las formas de Resonancia

1. Las formas individuales de resonancia sonimaginarias, no reales.

2. Las formas de resonancia slo difieren en lacolocacin de sus electrones o no enlazantes.


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El caso del benceno se parece al del nitrometano: los

electrones de los dobles enlaces se mueven, lo cual seindica con flechas curvas, pero los tomos de carbono ehidrgeno se quedan en su lugar.


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3. Las distintas formas de resonancia de una molculano tienen que ser equivalentes: A veces, la resonancia

surge de rearreglos electrnicos a partir de productos dereacciones qumicas, como se muestra..

Cuando no hay equivalencia entre ambas, la estructura real

del hbrido es ms parecida a la ms estable.


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4. Las formas de resonancia deben ser estructuras

de Lewis vlidas, y obedecer las reglas normalesde valencia.

5. El hbrido de resonancia es ms estable quecualquiera de las formas de resonancia.


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EXCEPCIONES A LA REGLA DEL

OCTETOAunque la vasta mayora de los compuestos molecularescumplen la regla del octeto, hay excepciones.

Estos incluyen molculas e iones poliatmicos que tienen:

Menos de cuatro pares de electrones sobre el tomo

central (un octeto incompleto). Ms de cuatro pares de electrones sobre el tomo central

(un octeto expandido).

Nmero impar de electrones.


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Nmero impar de electronesAunque es relativamente rara y generalmente

muy inestable y reactiva, hay iones y molculas

con un nmero impar de electrones.


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Nmero impar de electrones NO y NO2 son miembros de una nueva clase de

sustancias qumicas llamadas radicales libres.

Un radical libre es una especie qumica con unelectrn desapareado que le confiere una altareactividad.

tomos como H y Cl, por ejemplo, son radicaleslibres y reaccionan fcilmente unos con otros paraformar molculas como H2, Cl2, and HCl.


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Radicales Libres


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Menos de ocho electrones

Consideremos el BF3:

Dando un octeto completo al boro imponemos unacarga negativa en el boro y una carga positiva en flor. Esto no sera una idea precisa de la distribucin de los

electrones en BF3.


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Menos de ocho electronesPor lo tanto, las estructuras que ponen un

enlace doble entre el boro y flor son muchomenos importantes que la que deja al boro con

slo 6 electrones de valencia.


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Menos de ocho electronesSi al llenar el octeto del tomo central, elresultado es una carga negativa en el tomocentral y una carga positiva en el tomo ms

electronegativo externo, no llene el octeto deltomo central.


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Menos de ocho electrones

El enlace B-N es un enlace covalentecoordinado: El Nitrgeno aporta los dos

electrones.


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Ms de ocho electrones La nica manera de que

pueda existir PCl5 es si elfsforo tiene 10 electrones

alrededor de l. Se permite expandir el

octeto de los tomos en la3 fila o por debajo.

Es de suponer que losorbitales d en estos tomosparticipan en el enlace.


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Ms de ocho electronesA pesar de que podemos sacar una estructura de

Lewis para el ion fosfato que slo tiene ochoelectrones alrededor del fsforo central, la mejor

estructura pone un doble enlace entre el fsforo yuno de los oxgenos.


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Ms de ocho electrones Esto elimina las cargas formales en el fsforo y en

uno de los oxgenos. Cuando el tomo central en la 3 fila o por debajo,

puede ampliar su octeto y con esto se eliminanalgunas cargas formales, se hace!


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Ms de ocho electronesSin embargo, clculos tericos basados en

la mecnica cuntica sugieren que la

estructura de la izquierda es la mejorestructura de Lewis individual para el ionfosfato. En general, al escoger entre

estructuras de Lewis alternas, es mejorescoger la que satisface la regla delocteto si es posible.


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Caso del H2SO4

El octeto se puede expandir hasta 12 electrones.

1

1

2 2

-1

-1

2+

1

1

22

0

0

0

Cf O (1) = 662/2 = -1CfO (2) = 644/2 = 0CfS = 6

0

8/2 = +2

CT= 2-1-1 = 0

Cf O (1) = 644/2 = 0CfO (2) = 644/2 = 0CfS = 6

0

12/2 = 0

CT= 0

Spuede expandir octeto?


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Ms de ocho electrones

7 + 4(7) + 1 = 36

El tomo central del ion es el de I. 36 - 32 = 4 electrones que van al tomo central. El yodo tiene 12 electrones a su alrededor, lo que

excede el octeto normal de electrones.


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Compuestos de Xenn

Los compuestos degases nobles fuerondescubiertos en ladcada de 1960.

El difluoruro de xennse puede sintetizarmediante la colocacin

de un matraz quecontiene gas xenn ygas flor en la luz delsol. Despus de varias

semanas, cristalesincoloros de XeF2 seencuentran en elmatraz.


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GEOMETRA MOLECULAR

Las estructuras de Lewis de las molculas nomuestran su forma tridimensional.

La forma y el tamao de las molculas dependede los ngulos y distancias entre los ncleos desus tomos componentes.

Usar las estructuras de Lewis para predecir laestructura tridimensional de las molculas.


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GEOMETRA MOLECULARFormas Moleculares:Las estructuras de Lewisno indican la forma de las molculas; simplementemuestran el nmero y los tipos de enlaces entre los

tomos.


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La forma global de unamolcula est determinada

por sus ngulos de enlace,los ngulos formados por laslneas que unen los ncleosde los tomos de la

molcula.Los ngulos de enlace de unamolcula, junto con las

longitudes de enlace,definen con exactitud eltamao y la forma de lamolcula.


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Formas Moleculares

Molculas con estructura ABn: Donde el tomocentral A est unido a n tomos de B. Un solotomo central unido a dos o ms tomos del mismotipo.

Ejemplos: CO2y H2O son molculas AB2; SO3y NH3son molculas AB3.

Las formas que las molculas ABn puedenadoptar dependen del valor de n.


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La forma de una molcula ABndada, por lo regular se

deriva de una de las cinco estructuras geomtricasbsicas:


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AB2: CO2 es lineal y el SO2 esangular.


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AB3

: SO3

es trigonal plano y el NF3

espirmide trigonal. Ciertas molculas

AB3, como el ClF3, presentan la formade T, menos comn.


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Se pueden obtener ms formas moleculares

eliminando tomos de los vrtices de lasgeometras bsicas.

Partiendo de un tetraedro y eliminando vrticessucesivamente para producir, primero, unageometra de pirmide trigonal, y despus, unaangular, todas con los ngulos ideales de enlace de109.5.


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Geometra Molecular

Trigonal piramidal Tetrahdrica

Bent o V


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La forma mo l ecu l a r s l o t i en e s en t i d o

cu a n d o ha y por l o men os t res t omos . S islo hay dos, se deben acomod ar uno juntoa l ot ro, y l a mol cu l a n o s e d es cri b e con

n i n g n n omb re es peci a l

Hay alguna manera de predecir las formasmoleculares?

Si A es un elemento representativo, uno de los delbloquep de la tabla peridica, podemos contestar estaspreguntas empleando el modelo de repulsin de lospares electrnicos de la capa de valencia (RPECV).


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Modelo de repulsin de los pares

electrnicos de la capa de valencia(RPECV)

Pares de electrones de enlace y no enlace en lacapa de valencia de un elemento, se repelen unosa otros y buscan una disposicin donde estn loms separados posible.

Con el orden de enlace y los pares libres noenlazados, podemos fcilmente predecir la forma deuna molcula.


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Modelo de repulsin de los pareselectrnicos de la capa de valencia

(RPECV) Dominio de electrones: Regin en la que es ms

probable encontrar a los electrones de un enlace,

definido por un par enlazante de electrones.Asimismo, un par no enlazante (o par solitario) deelectrones define un dominio de electrones:


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Cada enlace mltiple de una molcula tambinconstituye un solo dominio de electrones.

un dominio de electrones consiste en un par noenlazante, un enlace sencillo o un enlace mltiple

Si atamos los globos por sus extremos, adoptarnnaturalmente su acomodo de ms baja energa.


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Base del modelo RPECV: Lamejor disposicin de

un determinado nmero de dominios de electrones esel que minimiza las repulsiones entre ellos

Geometras de Dominio de electrones: La forma de distintas molculas o iones ABn

depende del nmero de dominio de electrones deltomo central.

Geometras de dominio de electrones de dos a seisdominios de electrones alrededor de un tomocentral:


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Geometras de Dominio de electrones:

Contar el nmero de dominios de electrones en laestructura de Lewis (utilizando el modelo RPECV paradeterminar la geometra de los dominios de electrones).

La geometra ser la que corresponde a la cantidad dedominios de electrones.


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Geometra de dominios deelectrones yGeometra molecular

La forma molecular describe la disposicin de los

tomos, no la de los dominios de electrones. Portanto, la estructura molecular del NH3 es pirmidetrigonal.

No obstante, es el acomodo tetradrico de loscuatro dominios de electrones lo que nos lleva apredecir la geometra molecular pirmide trigonal.


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Dentro de cada

dominio deelectrones, entonces,puede haber ms deuna geometra

molecular.

Geometra de dominios de electrones

yGeometra molecular


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Predecir la forma de las molculas

con el modelo RPECV1) Dibujar la estructura de Lewis de la molcula o ion y

contar el nmero total de dominios de electrones que

rodean al tomo central. Cada par no enlazante deelectrones, cada enlace sencillo, cada doble enlace ycada triple enlace cuenta como un dominio deelectrones.

2) Determinar la geometra de dominios de electronesacomodando el nmero total de dominios de modo talque las repulsiones entre ellos sean mnimas.

3) Con base en el acomodo de los tomos enlazados,

determinar lageometra molecular.


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Dominio de electrones Lineal

En el dominio lineal, slo hay una geometramolecular: lineal.

NOTA: Si slo hay dos tomos en la molcula,la molcula ser lineal, sin importar cul es eldominio de electrones.


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Dominio de electrones Trigonal Planar

Existen dos geometras moleculares:Trigonal plana, si todos los dominios de electrones son

enlaces.Doblada, si uno de los dominios es un par no

enlazante.


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Dominio de electrones Tetraedral

Hay tres geometras moleculares: Tetradrica, si todos los pares son enlaces

Trigonal piramidal, si uno es un par no enlazante

Doblada, si dos son pares no enlazantes.


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Estructuras de Lewis en las cuales se excede elocteto


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Ejercicios Determine la forma molecular de los iones

poliatmicos: H3O+and ClF2+.


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Ejercicios Utilice el modelo RPECV para predecir la geometra

molecular de: (a)O3; (b) SnCl3-

(a)

angular

(b)

trigonal piramidal


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Ejercicios - TareaGeometra de dominio de electrones y

geometra molecular para BF3and BF4

.

Cul es el efecto en la geometra

molecular, de adicionar un ion F

al BF3para tener la molcula BF4?

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