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EL ENLACE QUMICO Carlos Alberto Bejarano

MECNICA CUNTICA

El modelo de Bohr NO explicaba los espectros de emisin de los tomos con

mas de un electrn y cuando a estos se les aplicaba un campo magntico.

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Es imposible determinar con certeza el momento p (definido como la masa

por la velocidad) y la posicin de una partcula simultneamente.

Donde son las incertidumbres en la mediciones de la posicin y el momento.

NMEROS CUNTICOS

NMEROS CUNTICOS El modelo mecnico-cuntico precisa cuatro nmeros cunticos para describir

los orbitales atmicos y los electrones que estn en ellos.

NMERO CUNTICO PRINCIPAL ()

Distancia promedio del electrn al ncleo en determinado orbital.

a mayor , mayor ser la distancia y el orbital ser mas grande Describe la Energa del Orbital.

Puede tomar valores enteros de 1,2,3.etc.

NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO DE MOMENTO ANGULAR ()

Expresa la Forma del Orbital.

Los valores de dependen de . Para cierto valor de , tiene todos los valores enteros posibles desde

0 hasta .

= entonces = = =

= entonces = = =

=

0 1 2 3 4 5

Nombre del Orbital s p d f g h

NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO MAGNTICO ()

Describe la Orientacin del Orbital en el espacio.

Dentro de un subnivel , el valor de , depende del valor que tenga el nmero cuntico del momento angular .

Para cierto valor de , existen + valores enteros de , ( + ), + + , +

Si = entonces () + = , es decir existen 3 posibilidades , ,

El nmero de valores que tenga , indica el nmero de ORBITALES presentes en un subnivel con cierto valor de .

NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO MAGNTICO ()

Si = y = , Los valores de y indican que tiene un subnivel y tres orbitales (puesto que hay tres valores de : , , )

Ejemplo

NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO DE ESPN DEL ELECTRN ()

Cuando una carga gira se genera un campo magntico.

El electrn se comporta como un imn

ORBITALES ATMICOS

Regin del espacio alrededor del ncleo donde hay la mxima

probabilidad de encontrar un electrn.

Nmero de

Orbitales Designacin de los Orbitales Atmicos

1 0 0 1 1s

2 0 1

0 -1, 0, 1

1 3

2s 2px , 2py , 2pz

3 0 1 2

0 -1, 0, 1

-2, -1, 0, 1, 2

1 3 5

3s 3px , 3py , 3pz

3dxy , 3dyz , 3dxz ,3dx 2- y 2 ,3dz 2

. . . . .

Relacin entre los nmeros cunticos y los orbitales atmicos.

ORBITALES ATMICOS

ORBITALES s

Poseen una simetra esfrica alrededor del ncleo.

Su tamao aumenta con el incremento de . La densidad electrnica disminuye a medida que la distancia del ncleo

aumenta.

ORBITALES ATMICOS

ORBITALES p

Comienzan con el nmero Cuntico Principal = . Existen tres tipos de orbitales p. 2px , 2py , 2pz . Los subndices indican el eje de orientacin. Son idnticos en forma, tamao y energa.

Su tamao aumenta con el incremento de .

ORBITALES ATMICOS ORBITALES d

Comienzan con el nmero Cuntico Principal = . Existen cinco tipos de orbitales d. 3dxy , 3dyz , 3dxz ,3dx 2- y 2

,3dz 2

Son idnticos en forma, tamao y energa. Su tamao aumenta con el

incremento de .

CONFIGURACIN ELECTRNICA

La distribucin de los electrones en los subniveles y orbitales puede

representarse siguiendo el diagrama de Moeller.

Manera en que estn distribuidos los electrones entre los

distintos orbitales atmicos.

1s1 Nmero Cuntico

Principal

Electrones en el orbital o subnivel

Nmero Cuntico del

momento angular

H 1s1

Diagrama de Orbital


No es posible que dos electrones de un tomo tengan los mismos cuatro

nmeros cunticos.

Si dos electrones deben tener los mismos valores de , (mismo orbital), entonces deben tener distinto.

Solo dos electrones pueden coexistir en el mismo orbital, y deben

tener espines opuestos

He 1s2

PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULI

Espines apareados ANTIPARALELO.

Los efectos magnticos se cancelan y el tomo es

DIAMAGNTICO.


La distribucin electrnica mas estable en los subniveles es la

que tiene el mayor nmero de espines paralelos

C 1s2

REGLA DE HUND

2s2 2px 2py 2pz


Slo se pueden ocupar los orbitales con un mximo de dos

electrones, en orden creciente de energa orbital: los orbitales de

menor energa se llenan antes que los de mayor energa.

PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN (PRINCIPIO DE AUFBAU)

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d.sigue

Potasio K

Z=19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Cromo Cr

Z=19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

4s1 3d5


Slo se pueden ocupar los orbitales con un mximo de dos

electrones, en orden creciente de energa orbital: los orbitales de

menor energa se llenan antes que los de mayor energa.

PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN (PRINCIPIO DE AUFBAU)

RELACIONES PERIDICAS

Efecto Pantalla.

Sobre los electrones ms externos de un tomo, es la atenuacin de la

fuerza atractiva neta sobre el electrn, debido a la presencia de otros

electrones en capas inferiores y del mismo nivel energtico.

CARGA NUCLEAR EFECTIVA

Es una barrera de electrones de un mismo nivel,

los cuales ejercen fuerzas de repulsin sobre

electrones de mayor nivel, disminuyendo as la

probabilidad de encontrar estos electrones en

niveles inferiores. Cada nivel produce efecto de

pantalla; a mayor nmero de electrones mayor

es el efecto de pantalla.


Mitad de la distancia entre dos ncleos de dos tomos metlicos

adyacentes

RADIO ATMICO

En los grupos, el radio atmico aumenta con el nmero atmico.

En los perodos disminuye al aumentar Z, hacia la derecha, debido a la

atraccin que ejerce el ncleo sobre los electrones de los orbitales ms

externos, disminuyendo as la distancia ncleo-electrn.


Capacidad de un tomo para atraer hacia s los electrones en un

enlace qumico

ELECTRONEGATIVIDAD EN

Linus Pauling. Escala de Pauling. Esta escala vara entre 0,7 para el

elemento menos electronegativo (francio) y 4,0 para el mayor (fluor).

Los valores de electronegatividad determinan el tipo de enlace que se

formar.

Covalente no polar: < , Covalente polar: , , Inico: > ,

ENLACES QUMICOS

Gilbert Lewis. Los tomos se combinan para alcanzar una configuracin

electrnica mas estable.

La mxima estabilidad se alcanza cuando un tomo es isoelectrnico con

un gas noble.

ESTRUCTURA DE LEWIS

Smbolo del elemento y un punto

por cada electrn de valencia.

Pares compartidos se representan

con pares de puntos o lneas.

Pares no compartidos se

representan con puntos.

ENLACES QUMICOS

Funciona bien para elementos del periodo 2 (2s y 2p)

REGLA DEL OCTETO

Un tomo diferente del hidrgeno tiende a formar enlaces hasta

que se rodea de ocho electrones de valencia

Una de dos o mas estructuras

de Lewis para una sola

molcula que no se puede

representar exactamente con

una sola estructura de Lewis

RESONANCIA

ENLACES QUMICOS REGLA DEL OCTETO

Excepciones a la regla del Octeto

OCTETO INCOMPLETO



MOLCULAS CON NMERO IMPAR DE ELECTRONES

Las molculas con nmero impar de electrones, suelen llamarse

RADICALES. (Tienen un electrn desapareado muy reactivo)



OCTETO EXPANDIDO

Los elementos del tercer periodo tienen orbitales 3d que pueden formar

enlaces (12 electrones)

ENLACES QUMICOS ENLACE IONICO

La fuerza o atraccin electrosttica que une a los iones en un compuesto

qumico se llama enlace inico.

Un tomo muy electropositivo (baja energa de ionizacin) y otro

fuertemente electronegativo (alta afinidad electrnica).

> ,

ENLACES QUMICOS

Enlace en el que dos electrones son compartidos por dos tomos.

Pueden ser sencillos (un par de electrones) o mltiples (comparten

mas de dos pares de electrones.

ENLACE COVALENTE

ENLACES QUMICOS

Los tomos presentan diferentes electronegatividades.

El de mayor EN atraer la densidad electrnica sobre el, generando

cargas.

, ,

ENLACE COVALENTE POLAR

ENLACES QUMICOS

Generalmente las molculas diatmicas que contienen tomos del mismo elemento presentan enlaces covalentes no polares o apolares.

Los tomos presentan las mismas electronegatividades por lo tanto NO hay desplazamiento de la densidad electrnica.

< ,

ENLACE COVALENTE APOLAR

ENLACES QUMICOS

Hay un desplazamiento de la densidad electrnica.

MOMENTO DIPOLAR

+

Donde denota una carga parcial

Momento dipolar es el producto de la carga por la distancia entre las cargas.

=

ENLACES QUMICOS

Molculas diatmicas con tomos diferentes (HCl, NO, CO), tienen

momento dipolar POLARES

Molculas diatmicas con tomos del mismo elemento (H2, Cl2 y F2),

NO presentan momento dipolar APOLARES

El momento dipolar de molculas con ms de tres tomos, est

determinado por la polaridad y la geometra.

MOMENTO DIPOLAR

ENLACES QUMICOS MOMENTO DIPOLAR

= , =

FUERZAS INTERMOLECULARES

FUERZAS DIPOLO DIPOLO: Son las fuerzas de atraccin entre las molculas polares.

FUERZAS ION DIPOLO : Son las fuerzas que atraen entre s a un ion (catin o anin) y a una molcula polar .

FUERZAS DE DISPERSIN: (Fuerzas de Van der Waals): Son las fuerzas de atraccin que se generan por los dipolos temporales inducidos en los tomos o molculas.

Son las principales responsables de las propiedades macroscpicas de la

materia (Ejemplo: punto de fusin y ebullicin) .

FUERZAS INTERMOLECULARES

PUENTES DE HIDRGENO: Un tomo de hidrgeno es enlazado a un

tomo muy electronegativo como el N, O, F. El hidrgeno posee una

carga positiva parcial y puede interactuar con otros tomos

electronegativos en otra molcula (nuevamente, con N, O o F).

ESTRUCTURA MOLECULAR

TEORA DE REPULSIN DEL PAR ELECTRNICO DE LA CAPA DE VALENCIA:

TRPECV

Predice la forma geomtrica que adopta una molcula poliatmica.

Se basa en la diferencia en estabilidad que confiere a una

determinada geometra la disposicin respectiva de los pares de

electrones, bien de enlace o bien no compartidos, que presente una

molcula.

Pares de electrones de valencia alrededor de un tomo se repelen

mutuamente.

ESTRUCTURA MOLECULAR

Explica la naturaleza de un enlace qumico en una molcula, en

trminos de las valencias atmicas.

Una molcula se forma a partir de la reaccin de los tomos, cuando

la energa potencial del sistema ha disminuido al mnimo.

El solapamiento de orbitales atmicos de los tomos participantes

forma un enlace qumico.

TEORA DEL ENLACE DE VALENCIA:

HIBRIDACIN

Combinacin de orbtales puros que se encuentran en un estado

basal y que al pasar a un estado excitado forman orbtales hbridos

equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio.

Se habla de hibridacin del carbono cuando existe un reacomodo de

electrones del mismo nivel de energa del orbital s al orbital p, con

el fin de que el orbital p tenga un electrn en "x", uno en "y" y uno

en "z" para formar la tetravalencia del carbono.

HIBRIDACIN

El carbono tiene en su ncleo 6 protones y 6 neutrones y est

rodeado por 6 electrones, distribuidos de la siguiente manera en

estado basal: 1s 2s 2px 2py 2pz (estado basal)

1s 2s 2px 2py 2pz (estado excitado).

HIBRIDACIN SP3:

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP3:

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP3: Formacin del Etano

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP2:

EL Carbono puede formar entre s enlaces dobles y triples,

denominados insaturaciones.

En los enlaces dobles, la hibridacin es sp2 debido a que ocurre

entre un orbital s y dos orbitales p, quedando un orbital p sin

hibridar.

Resultan orbitales hbridos sp2 y un orbital 2p que no cambia.

Los tres orbitales sp2 estn en un plano a 120 entre s; y el orbital

p restante queda perpendicular al plano sp2. Esta nueva estructura

se representa como: 1s (2sp) (2sp) (2sp) 2pz.

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP2:

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP2: Formacin del Eteno

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP:

El segundo tipo de insaturacin es el enlace triple que presenta

hibridacin sp: el carbono hibrida su orbital s con un orbital

p. Los dos orbitales p restantes no presentan hibridacin, y su

configuracin es: 1s 2(sp) 2(sp) 2py 2pz.

Los orbitales sp son lineales (estn a 180 uno de otro en el eje x),

mientras que los dos orbitales p restantes son perpendiculares;

estn en el eje y y el eje z

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP:

HIBRIDACIN

HIBRIDACIN SP: Formacin del Etino

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