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)