Téorico semana 9 (Parte 2)

LA FORMA DE LAS
MOLÉCULAS
Dr. Hugo Cerecetto
Prof. Titular de Química
Temario
7. Las formas de las moléculas:
Estructura de Lewis
Distancias de enlace
Ángulos de enlace
Geometría molecular
Bibliografía
Estructura de Lewis: símbolo de puntos
NH3
1H
1s1
–
2 2s2 2p1 2p1 2p1
N
–
1s
7
H
HNH
Las estructuras de Lewis son útiles pero deben
interpretarse con cuidado
En general desatienden la geometría verdadera de la
molécula
TEORÍA DE rePULSIÓN DEL PAR ELECTRÓNICO DE LA
CAPA DE VALENCIA (RPECV)
Para construir la forma molecular tridimensional a
partir de la estructura de Lewis se recurre a la teoría
de RPECV
- Grupo de electrones:
electrones: cualquier número de electrones que
ocupen una región localizada alrededor de un átomo (enlace
sencillo, doble o triple, par solitario, un electrón solo)
- Cada grupo de electrones de valencia alrededor del átomo
central está ubicado lo más lejos posible de los otros a fin de
minimizar las repulsiones
- Cada uno de estos grupos que repele a
otros grupos maximiza los ángulos entre
grupos y ocupa tanto espacio como sea
posible alrededor del átomo central
TEORÍA DE rePULSIÓN DEL PAR ELECTRÓNICO DE LA
CAPA DE VALENCIA (RPECV)
Cuando 2, 3, 4, 5 ó 6 objetos unidos a un punto central
maximizan el espacio entre cada uno de ellos se
obtienen CINCO patrones tridimensionales diferentes
Los objetos en la teoría RPECV son electrones de
valencia enlazados y no enlazados
AXmEn
m y n enteros
A = átomo central
X = átomo circundante
E = grupo de electrones no enlazado
RPECV
1) AX2
dos grupos de electrones – ARREGLO LINEAL
- Los átomos se dirigen hacia direcciones opuestas
- Forma molecular LINEAL
- Ángulo de enlace = 180º
BeCl2
CO2
RPECV
2) AX3 ó AX2e
tres grupos de electrones – ARREGLO TRIGONAL
- Los grupos de electrones se dirigen hacia
los vértices de un triángulo equilátero
- Ángulo de enlace (ideal
(ideal)) = 120 o
NO3O
BF3
N
O
O
120º
RPECV
2) AX3 ó AX2e
- Cuando las entidades (átomos o electrones no enlazados)
no son idénticos se observan desviaciones en el ángulo
ideal interinter-enlace
- Ejemplo
Ejemplo:: formaldehido (CH2O)
ángulos de enlace H-C-O: 122 o
ángulo de enlace H-C-H: 116 o
H
H
C
ideal
H
O
122º
C
116º
H
O
real
RPECV
2) AX3 ó AX2e
- Cuando las entidades (átomos o electrones no enlazados)
no son idénticos se observan desviaciones en el ángulo
ideal interinter-enlace
- Ejemplo
Ejemplo:: formaldehido (CH2O)
ángulos de enlace H-C-O: 122 o
ángulo de enlace H-C-H: 116 o
H
C
116º
ideal
122º
H
O
real
RPECV
2) AX3 ó AX2e
- Cuando existe un par de electrones no enlazados la
distribución espacial idealmente también es trigonal
- La desviación es mucho más importante que en el caso
de AX3, adoptando una geometría inclinada, forma V, o
angular
- Los pares de electrones
solitarios (no enlazados
enlazados))
repelen
a
los
pares
enlazados más fuertemente
que la repulsión entre
pares enlazados
..
SnCl2
RPECV
3) AX4 ó AX3e ó AX2e2
cuatro grupos de electrones – ARREGLO TETRAÉDRICO
- Tetraedro: pirámide regular de base triangular
- Ángulo de enlace (ideal
(ideal)) = 109 o 28 ’ (109.5 o)
CH4
… cuando hay electrones no enlazados (E) existirá
desviación de los ángulos interenlaces …
RPECV
3) AX4 ó AX3e ó AX2e2
- con un E – geometría pirámide trigonal
..
- Ángulos de enlace
ligeramente menores
NH3
- con dos E – geometría inclinada, angular o forma V
H2O (OH2)
H
O
104.5º
H
RPECV
3) AX4 ó AX3e ó AX2e2
par solitariosolitario-par solitario
>
par solitariosolitario-par enlazante
>
par enlazante
enlazante--par enlazante
..
Las repulsiones de los pares
electrónicos causan
desviaciones de los ángulos,
entre los enlace, según:
H
O
104.5º
H
RPECV
4) AX5 ó AX4e ó AX3e2 ó AX2e3
cinco grupos de electrones – BIPIRÁMIDE TRIGONAL
- dos tipos de posiciones:
posiciones: ecuatoriales y
axiales
- dos ángulos de enlace:
enlace: 120 o separa los
grupos ecuatoriales y 90 o separa los
axiales de los grupos ecuatoriales
a
90o
120o
e
Cuando existan electrones no
no--enlazantes (existencia
de E) los electrones se ubican en las posiciones
ecuatoriales ya que al ser el ángulo mayor las
interacciones repulsiones serán más débiles
RPECV
4) AX5 ó AX4e ó AX3e2 ó AX2e3
PCl5
SF4
Geometría molecular
balancín
RPECV
4) AX5 ó AX4e ó AX3e2 ó AX2e3
BrF3
Geometría molecular
F
Br
86.2º
forma de T
F
F
I 3-
Geometría molecular
lineal
..
RPECV
5) AX6 ó AX5e ó AX4e2
seis grupos de electrones – OCTAEDRO
- Ángulo de enlace (ideal
(ideal)) = 90 o
SF6
F
F
F
S
F
F
F
RPECV
5) AX6 ó AX5e ó AX4e2
IF5
F
F
Geometría molecular
81.9º
piramidal
cuadrada
F
I
F
..
XeF4
..
F
Geometría molecular
F
F
cuadrada
plana
Xe
F
..
F
Uso de la teoría de RPECV para determinar
la forma molecular
1- Escribir la estructura de Lewis para la fórmula
molecular, para ver la colocación relativa de átomos y el
número de grupos de electrones
2- Asignar un arreglo del grupo de electrones por conteo
de todos los grupos de electrones alrededor del átomo
central, enlazados más los no enlazados
enlazados..
3- Predecir el ángulo de enlace ideal a partir del arreglo
de los grupos de electrones y la dirección de cualquier
desviación causada por los pares solitarios o enlaces
dobles
4- Formular y nombrar la forma molecular por conteo de
los grupos enlazados y no enlazados separadamente
RESUMEN
RESUMEN
ENLACES DE BAJA ENERGÍA
Temario
6) Enlaces de baja energía:
Clasificación de los enlaces de baja energía
Características generales de los mismos
Enlaces de van der Waals (dipolo-dipolo, dipolo-dipolo inducido, dipolo
instantáneo-dipolo inducido)
Enlaces de hidrógeno
Bibliografía
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Tipos de fuerzas
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Tipos de fuerzas
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Como las fuerzas intermoleculares sólo son
significativas cuando las moléculas se
encuentran a cortas distancias unas de otras,
únicamente cobran sentido en los estados de
agregación líquido y sólido, donde las
partículas están muy cercanas entre sí
Estas interacciones atractivas (también
llamadas fuerzas de cohesión
cohesión)) determinan el
valor correspondiente al punto de fusión (PF)
y al punto de ebullición (PEb)
PEb) de la sustancia
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Estas atracciones se presentan en compuesto en los
cuales el hidrógeno está enlazado covalentemente a
elementos muy electronegativos de radio atómico
pequeño
En estos compuestos el átomo del elemento electronegativo
ejerce una atracción fuerte sobre los electrones de enlace que
deja al hidrógeno con un alto δ+
Este hidrógeno puede ser atraído por otro átomo
electronegativo de una molécula vecina, formando un enlace
de hidrógeno
Agua
Amoniaco
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Fuerzas intermoleculares (enlaces de
baja energía)
Las moléculas no polares (por ej
ej.. F2) cuando están
aisladas no tienen dipolos permanentes, pero a pesar
de esto, pueden licuarse cuando conforman un
conjunto de moléculas.
moléculas. Debe de existir un tipo de
fuerza intermolecular para estas entidades
F F
F F
inducción de
dipolo
instantáneo
F F
inducción de
dipolo
instantáneo
F F
Cuando otra molécula se acerca induce un dipolo instantáneo
(dipolo inducido instantáneo)
instantáneo) y así sucesivamente sobre otras
moléculas, que mantiene al sistema químico con cohesión
Estas fuerzas son conocidas como fuerzas de dispersión o
interacciones de London
Tarea 14 (Última Tarea)
12 /7 (20:00 h) al 20/7 (20:00 h)
h)