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.
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