INBA A.E. Representar la forma de diferentes moléculas DPTO DE QUÍMICA
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INBA DPTO DE QUÍMICA PROF. GLADYS ARAYA M. Nivel : Primero Medio. A.E. Representar la forma de diferentes moléculas empleando modelos. Predecir la geometría de una molécula covalente. Predecir y comprender el comportamiento molecular. GUÍA DE ESTUDIO: ESTEROQUÍMICA –Geometría Molecular. NOMBRE: FECHA: CURSO: EVALUACIÓN: Introducción. La formación de enlaces, da origen a compuestos de diversas características, cada uno de los cuales tiene asociada una geometría molecular, es decir, una distribución espacial específica de cada uno de los átomos que lo conforman. Las estructuras de Lewis son una forma conveniente de mostrar los enlaces químicos en muchas moléculas o iones de los elementos representativos. Para escribirla, se debe considerar que los átomos adquieran una configuración de gas noble. Al escribir las estructuras de Lewis, es necesario determinar el “arreglo” de los átomos en una molécula o un ión. En moléculas sencillas con más de dos átomos, uno de ellos estará en el centro rodeado por los demás, excepto el hidrógeno (H). Para facilitar el diseño de la estructura de Lewis, Morris Heind, en el texto “Fundamentos de química”, propone un método de trabajo, a continuación te invito a completar el siguiente cuadro esquemático de este método aplicado a la molécula de CO2, para ello usa tu texto, desde la página 113 hasta la 118 como apoyo. Previamente realiza la configuración electrónica del Carbono y del Oxígeno. Carbono (C) Z = 6 1s2……………………… Oxígeno (O) Z = 8 1s2……………………………... Cuadro esquemático: Método para el diseño de la estructura de Lewis de la molécula de CO 2. Paso Consiste en: Ejemplo Esquema o diagrama Obtener el…………………………… Para el CO2, se observa……. 1 ………………………………………. ……………………………… Carbono……………... ………………………………………. ……………………………… ………………………………………. ……………………………… Oxígeno……………… ………………………………………. ……………………………… ………………………………………. ……………………………… Nº total de electrones de valencia = 2 Escribir el…………………………… Considerando que los ……………………………………… oxígenos…………………….. ……………………………………… ……………………………… ……………………………………… ……………………………… ……………………………………… ……………………………… ……………………………………… ……………………………… 3 4 Determinar el……………………….. ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… Para el CO2 se tiene que…… ……………………………… ……………………………… ……………………………… ……………………………… Distribuir los………………………... ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. Para el CO2 existen varias… ……………………………. ……………………………. ……………………………. ……………………………. Nº de e- por distribuir = x = 16 - 4 x = -2– 5 Si no hay suficientes……………….. ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… En las estructuras propuestas ……………………………... ……………………………... ……………………………… ……………………………… ……………………………… Con la estructura propuesta, los oxígenos participantes y el carbono están rodeados de ocho electrones que comparten a través de un enlace doble, cumplen con la regla del octeto y la estructura de Lewis es válida. Existen varias moléculas e iones poliatómicos para los que no hay estructura de Lewis que sea consistente con todas las características e información de enlaces, las que son conocidas como estructuras complejas de Lewis. Un ejemplo característico es el ión nitrato, NO 3-. Te invito a desarrollar el método de trabajo para este ión, completando cada paso, registra los esquemas o figuras, pero antes completa las configuraciones electrónicas del nitrógeno y oxígeno: Nitrógeno (N) Z = 7 1s2…………….. …… Oxígeno (O) Z = 8 1s2………………… Paso 1. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. Paso 2. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. Paso 3. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. Paso 4. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. Paso 5……………………………………………………………………………………………………...... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… -3– Las tres estructuras propuestas son válidas para el ión NO 3-. Un ión como éste, que presenta dos o más estructuras de Lewis correctas, tiene …………………… y cada una de las estructuras se denomina…….. …………………………………………………………… Actividad. Completa la siguiente tabla: Fórmula Estructura de Lewis Átomo central Nº de átomos unidos al átomo central Nº de pares de e- s no compartidos Nº de pares de electrones compartidos CO2 NH3 SO2 H2O Geometría molecular. La estructura y forma de las moléculas tiene un rol fundamental en los procesos químicos y biológicos, por eso los científicos han realizado grandes esfuerzos para obtener con exactitud, a través de diversos instrumentos, la geometría molecular. No obstante, existen métodos teóricos que permiten obtener una aproximación a dicha estructura. En 1957, los científicos R. J. Gilliespie y R. Nyholm desarrollaron un modelo basado en criterios electrostáticos para predecir la geometría de las moléculas, denominado de “repulsión de pares de electrones de valencia (RPEV)”, cuya idea central es que los electrones de valencia en torno a un átomo tienden a ubicarse en las posiciones que minimizan la repulsión electrostática entre ellos. El modelo RPEV considera para el diseño de la geometría molecular el siguiente esquema: A Xn Em donde: A: corresponde al……………………………………………………………………………. X: ……………………………………………………………………………………………. n: …………………………………………………………………………………………….. m: ……………………………………………………………………………………………. Este modelo predice seis geometrías moleculares distintas, te invito a completar el siguiente Cuadro resumen de ellas. (Cuando registres las figuras coloréalas como indica el texto, usa regla cuando corresponda, los círculos que queden circulares y no ovoidales). -4TIPO Geometría lineal Geometría trigonal plana Geometría trigonal angular Geometría tetraédrica regular CARACTERÍSTICA FIGURA Modelo tridimensional y estructura de Lewis del dióxido de carbono (CO2) Modelo tridimensional y estructura de Lewis del trifluoruro de boro (BF3) Modelo tridimensional y estructura de Lewis del ión nitrilo (NO2)- Modelo tridimensional y estructura de Lewis del metano (CH4) Modelo tridimensional y estructura de Lewis del amoníaco (NH3) Geometría tetraédrica piramidal Geometría angular Modelo tridimensional y estructura de Lewis del agua (H2O) -5Para determinar correctamente la geometría de una molécula es preciso, en primera instancia, establecer la estructura de Lewis. Para ello considera las siguientes recomendaciones: 1. 2. 3. 4 5 6 7 8 9 Actividad. Registra los pasos para determinar la geometría molecular del dióxido de azufre (SO2), pero previamente desarrolla la configuración electrónica del azufre y del oxígeno. Azufre (S) Z = 16 1s2………………………… Oxígeno (O) Z = 8 1s 2…………………. 1º………………………………………………………………………………………………………….. 2º…………………………………………………………………………………………………………... 3º…………………………………………………………………………………………………………… 4º…………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Modelo tridimensional y estructura de Lewis para el dióxido de azufre (SO 2) -6– En resumen, la geometría molecular se puede representar como: Pares electrónicos 2 Electrones libres Geometría Valor angular Tipo RPEV Figura representativa AX2 3 2 4 3 2 Actividad. 1.-Registra la escala de Electronegatividades propuesta por Pauling, que aparece en la página 89 de tu texto. 2.- Escoge un tipo de geometría de la página 4 de esta guía y realiza la figura correspondiente usando papeles lustre o papeles de colores, apegándose a los colores usados por el texto. Geometría……………….. Molécula………………... 3.- Investiga en Internet, algún sitio o página donde se muestre la estereoquímica-geometría molecular. Registra un Resumen con los contenidos vistos.
