Geometria molecular Nociones Básicas

31/05/2011

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Fórmula→ cantidad relativa de átomos de cada elemento

Estructura de Lewis → Esqueleto (en el plano)Tipo y número de enlacesPares libres (no enlazantes)

Compuestos covalentes → moléculas discretas

distribución de los átomos en el espacio

Geometría Molecular

GEOMETRÍA MOLECULARGEOMETRÍA MOLECULAR

Algunos poliedrosAlgunos poliedrosOctaedroOctaedro

TetraedroBipirámide trigonaltrigonal

GEOMETRÍA MOLECULAR

Modelo RPENV o RPECV

Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia

Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia

pares enlazantes (enlaces)

pares no-enlazantes (pares libres)

Se ubican en el espacio de modo de minimizar la repulsión entre ellos

Estructura de Lewis + modelo de repulsión de pares

= predicción de la geometría molecular

Determina propiedades fisicoquímicas de la molécula o ion


Distribución geométrica de los pares electrónicos alrededor del átomo central

Nº de pares de e-: 2 3 4Distribución Lineal Trigonal TetraédricaGeométrica: plana

Nº de pares de e-: 5 6Distribución: Bipiramidal trigonal Octaédrica


Modelo RPENVEnlace: par de electrones compartido entre dos átomos No explica:

�Cómo se forma el enlace?

�Por qué las propiedades de un enlace covalente son diferentes en diferentes moléculas?

�Por qué se forma?

Teoría de Enlace de Valencia

Incluye el concepto de orbital (mecánica cuántica).

Enlace: solapamiento o traslape de orbitales atómicos.

�Acumulación de carga electrónica entre los dos núcleos.

�Un par de electrones comparte la región del espacio del solapamiento.


Orbitales Híbridos

Combinación de orbitales atómicos de valencia del átomo central

Modelo que explica la formación de EQ en moléculas poliatómicas de acuerdo a la TEV

�Se solapan eficientemente con los orbitales de los átomos que lo rodean (forman enlaces)

�Están ocupados por pares libres o electrones libres

�La geometría de la molécula debe coincidir con la predicha por el modelo RPENV

�Grupo de orbitales equivalentes (igual tamaño, forma y energía)

�Difieren en su orientación en el espacio

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Orbitales Híbridos sp

Orbitales Híbridos sp2

1 orbital s

2 orbitales p

Híbridos sp2

Todos juntos

3 orbitales híbridos sp2

2 orbitales sp

Se hibridizan y forman 4 orbitales sp3

Híbridos sp3 todos juntos



De la combinación de N orbitales atómicos se obtiene un grupo de N orbitales híbridos

n p

n s

n spn sp2

n sp3

Habrá tantos orbitales híbridos como densidades electrónicas(δδδδe) alrededor del átomo central

Una δδδδeUn enlace (simple, doble o triple)

Un electrón libre (desapareado)

Un par libre (no enlazante)


Densidades electrónicas

Geometría de la

hibridación

Pares de enlace

Pares no enlazantes

Geometría molecular

Ejemplo

Lineal Lineal

Trigonal plana

Angular

2 0

3 0

2 1

Trigonalplana

3

2

OrbitalesOrbitales

AtómicosAtómicos

spsp

sppspp


4

Tetraédrica

Pirámide trigonal

Angular

4 0

Geometría de la

hibridación

Pares de enlace

Pares no enlazantes

Geometría molecular

DensidadesDensidadeselectrónicaselectrónicas

3 1

2 2

Ejemplo

Tetraédrica

OrbitalesOrbitales

atómicosatómicos

spppsppp


Bipirámide trigonalBipirámide

trigonal

Balancín o tetraedro distorsionado

Forma de T

5 PCl5

SF4

ClF3

XeF2

5 0

4 1

3 2

2 3

Lineal

spppdspppd

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Geometrías derivadas de la Bipirámide Trigonal

Par libre →

Tetraedro distorsionado Balancín o sube y baja


OctaédricaOctaédrica

Pirámide de base cuadrada

6 6 0

5 1

4 2

Cuadrada plana

SF6

BrF5

XeF4

spppddspppdd


ÁNGULOS DE ENLACE

Geometría de la hibridación≠ Geometría Molecular

Si el átomo central tiene pares libres (no enlazantes)

Ángulos de enlace ≠ ángulos ideales

Geometría de la hibridación => cuerpos geométricosregulares y ángulos ideales

CH4 Tetraédrica Tetraédrica 109.5º

NH3 Piramidal 107.3º

H2O Angular 104.5º

La repulsión de los pares libres es mayor que la de los enlacesLa repulsión de los pares libres es mayor que la de los enlaces

Molécula G pares G molecular ángulo


Ejemplos:

Geometría de la hibridación del CO2 ?

Geometría de la hibridación del BF3, NO2?

G.M.=Trigonal plana G.M.= Angular

NONO22

LinealLineal

Trigonal plana

G.M.= LinealG.M.= Lineal


Geometría de la hibridación del CH4, NH3, H2O ?:

G.M.Tetraédrica

G.M.=Pirámide trigonal

G.M.=Angular

CH4 NHNH3 H2O

TetraédricaTetraédrica


Geometría de la hibridación:

Bipirámide trigonal

PCl5

BalancínBalancínTetraedro distorsionado Tetraedro distorsionado

SF4

Forma de T Lineal

XeF2ClF3

Bipirámide Trigonal

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Geometría de la hibridación:

G.M.=Cuadrada planaG.M.=Cuadrada plana

G:M:=Pirámide de baseG:M:=Pirámide de basecuadradacuadrada

G.M.=OctaédricaG.M.=Octaédrica

XeFXeF44

BrFBrF55SFSF66

Octaédrica


Momento dipolarMomento dipolar

Dipolo: dos cargas eléctricas de igual magnitud y signo opuesto separadas cierta distancia

Q+ Q-

rLa magnitud del dipolo depende de los valores de Q y de rEstá dada por el momento dipolar µµµµ

µµµµ = Q x r

Unidad de Unidad de µµµµ: Debye (D) = 3,34x10= 3,34x10--30 30 Coulomb x metroCoulomb x metro

Q (e-) = 1,6 x 10-19 C1Å = 10-10 m

µµµµ


Molécula polar: distribución asimétrica de carga → µµµµ ≠ 0

Molécula no-polar: distribución simétrica de carga → µµµµ = 0

Moléculas diatómicas

H Cl H Cl Cl ClCl Clδδδδδδδδ+ + δδδδδδδδ--

µµµµ ≠ 0µµµµ = 0

�Enlace no polar → molécula no-polar

�Enlace polar → molécula polar

Moléculas poliatómicas

�Enlace no polar → molécula no-polar

�Enlace polar → molécula polar

Momento dipolar de moléculas covalentes


LasLas moléculasmoléculas polarespolares interactúaninteractúan concon elel campocampo eléctricoeléctrico..

Sin campo eléctricoSin campo eléctrico Con campo eléctricoCon campo eléctrico

POLARIDAD DE LAS MOLÉCULASPOLARIDAD DE LAS MOLÉCULAS

� Moléculas poliatómicas simétricas con enlaces polares opares libres queque sese cancelancancelan..

COCO22

� Moléculas diatómicas que no contienen enlaces polares.Ej: F2, H2, N2, O2 etc.

Ejemplos:BClBCl33

SFSF66

ClCl44CC

ab C

b + c

b + c + a = 0

MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ = 0)= 0)

XeFXeF44

II33--PClPCl55

MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ = 0)= 0)GEOMETRÍA MOLECULAR

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� Moléculas diatómicas que presentan un enlace polar.

HFHFHClHCl

� Moléculas poliatómicas que contienen enlaces polares y/o pares de electrones libres distribuidos de manera tal que no se no se cancelan entre sí.cancelan entre sí.

Ejemplos:

Ejemplo:

MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ ≠≠0)0)

HH22OO

IFIF55

CHClCHCl33

BrFBrF33

MOLÉCULAS POLARES (MOLÉCULAS POLARES (µµµµµµµµ ≠≠0)0)

NHNH33 NFNF33

Moléculas DiatómicasMoléculas Diatómicas

Moléculas PoliatómicasMoléculas Poliatómicas:: para determinar su polaridad se

debe conocer su geometría moleculargeometría molecular. .

Enlace no polar

Molécula no-polar

Enlace polar

Molécula polar

Se debe considerar:

� Polaridad y posición relativa de los enlaces.

� Presencia de e- libres y su distribución espacial.

EN RESUMEN:EN RESUMEN: GEOMETRÍA MOLECULAR

��Enlaces polares y molécula polar (Enlaces polares y molécula polar (µµµµ ≠ 0)

��Enlaces no polares y molécula no polar (Enlaces no polares y molécula no polar (µµµµ = 0)

II33--

��Enlaces no polares y molécula polar (Enlaces no polares y molécula polar (µµµµ ≠ 0)

O3

NO2, NH3, H2O, SCl4, BrF5, ICl3

��Enlaces polares y molécula no polar (Enlaces polares y molécula no polar (µµµµ = 0)

CO2, BF3, CCl4, SO3, PCl5, SF6

Ejemplos:Ejemplos:


Enlaces múltiples

Modelo RPENV: no distingue diferentes enlacesson pares de electrones compartidos (1,2 o 3)

Teoría de Enlace de Valencia : Distintos tipos de enlace

Enlace σσσσ: traslape o solapamiento frontal de los orbitales atómicos

Enlace ππππ: traslape o solapamiento lateral de los orbitales atómicos

Los Los orbitales híbridosorbitales híbridos sólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ

En los enlaces En los enlaces ππππ participan orbitales p y d (presentan lóbulos)

Los orbitales Los orbitales ss sólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ


Región de solapamiento

Enlaces sigma1s1s 1s1s

Región de solapamiento

H-H

H-Cl Cl-Cl

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n p n p

Eje internuclear

Enlace ππππ

Enlace simple (OE=1): 1 enlace σσσσ

Enlace doble (OE=2): 1 enlace σσσσ + 1 enlace ππππ

Enlace triple (OE=3): 1 enlace σσσσ + 2 enlaces ππππEnlace de cualquier orden → 1 enlace σσσσ → 1 orbital híbrido

Una densidad electrónica


Eteno

Cada C tiene hibridaciónsp2


H-C≡≡≡≡C-H

Etino (o acetileno)

Hibridación de cada carbonosp

COCO22


Estructura de Lewis

Nº de pares de electrones

Nº de densidadeselectrónicas

Geometría de pares de electrones

Tipo de orbitales híbridos

Geometría de hibridación


Polaridad Tipo de enlaces (sigma y pi)

RPENV TEV

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