• Author / Uploaded
• 'Sebastian Ortiz

Citation preview

9/7/2015

ESTRUCTURA MOLECULAR (TEORIAS DEL ENLACE COVALENTE)

QUIMICA I

EL ENLACE ES LA CLAVE DE LA ESTRUCTURA MOLECULAR Y LA ESTRUCTURA ESTA INTIMAMENTE RELACIONADA CON LAS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE UN COMPUESTO

ENLACE QUÍMICO Geometría molecular

HAY ACTUALMENTE VARIAS TEORIAS DE ENLACE LO QUE CUALQUIER TEORIA PROPONE DEBE SER COMPLETAMENTE CONSISTENTE CON TODAS LAS OBSERVACIONES EXPERIMENTALES 1

GEOMETRIA MOLECULAR: SE REFIERE AL ARREGLO TRIDIMENCIONAL DE LOS ATOMOS EN UNA MOLECULA

2

TEORIA DE REPULSION DE LOS PARES ELECTRONICOS DE LA CAPA DE VALENCIA (RPECV) PROCEDIMIENTO SIMPLE, UTIL PARA PREDECIR LA FORMA DE LAS MOLECULAS

BASADO EN LAS ESTRUCTURAS DE LEWIS RECORDAR QUE LA CAPA DE VALENCIA DE UN ATOMO ES SU CAPA MAS EXTERNA OCUPADA POR ELECTRONES LA CAPA DE VALENCIA CONTIENE LOS ELECTRONES INVOLUCRADOS EN EL ENLACE 3

4

1

9/7/2015

TEORIA DE REPULSION DE LOS PARES ELECTRONICOS DE LA CAPA DE VALENCIA (RPECV) LA BASE DEL METODO ES LA IDEA DE QUE LOS PARES DE ELECTRONES EN LA CAPA DE VALENCIA DE UN ATOMO CENTRAL SE REPELEN ENTRE SI

TEORIA DE REPULSION DE LOS PARES ELECTRONICOS DE LA CAPA DE VALENCIA (RPECV)

PARA PREDECIR DE MANERA SISTEMATICA LA

GEOMETRIA MOLECULAR, SE DIVIDEN LAS MOLECULAS EN 2 CATEGORIAS 2, CON BASE EN LA

LOS PARES ELECTRONICOS SE ARREGLAN ALREDEDOR DEL ATOMO CENTRAL DE UN COMPUESTO, DE TAL MANERA QUE HAY UNA MAXIMA SEPARACION (Y POR LO TANTO, UNA MINIMA REPULSION) ENTRE LOS PARES ELECTRONICOS

AUSENCIA ó PRESENCIA DE PARES DE ELECTRONES SOLITARIOS EN EL ATOMO CENTRAL

5

TEORIA RPECV

MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS

MOLECULAS EN QUE EL ATOMO CENTRAL NO TIENE PARES SOLITARIOS

AB2 ( Ejemplo: BeCl2, cloruro de berilio)

PARA SIMPLIFICAR, SE CONSIDERAN MOLECULAS CON ATOMOS DE 2 ELEMENTOS SOLAMENTE:

ABX

6

ESTRUCTURA DE LEWIS:

(X= 2,3,.....)

Cl

Be

Cl

ARREGLO MAS ESTABLE: LINEAL

a X se le conoce también como NUMERO ESTERICO EN LA MAYORIA DE LOS CASOS, X = 2  6 (SI X = 1, LA MOLECULA ES LINEAL)

PARES ENLAZANTES EN LOS LADOS OPUESTOS DE UNA LINEA RECTA

HAY 5 ARREGLOS POSIBLES 5 ALREDEDOR DEL ATOMO CENTRAL 7

8

2

9/7/2015

Modelo RPECV: MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS

MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS AB3

Ej: BF3 , TRIFLUORURO DE BORO

ARREGLO MAS ESTABLE: PLANAR TRIGONAL

Clase

# de átomos unidos al átomo central

# de pares libres en el átomo central

Arreglo de los pares de electrones

Geometría molecular

AB2

2

0

lineal

lineal

LOS TRES ENLACES B-F APUNTANDO A LAS 3 ESQUINAS DE UN TRIANGULO EQUILATERO F

B

B

B

F

F 9

10

RPECV

MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS

Clase

# de átomos unidos al átomo central

# de pares electrones libres en el átomo central

AB2

2

0

lineal

lineal

AB3

3

0

triangular plana

triangular plana

Arreglo de los pares de electrones

Geometría molecular

Ej: CH4 METANO

AB4

ARREGLO MAS ESTABLE: TETRAEDRO LOS CUATRO ENLACES C-H APUNTANDO A LAS ESQUINAS DEL TETRAEDRO H

H

C

H

H 11

12

3

9/7/2015

RPECV Clase

# de átomos unidos al átomo central

MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS

# de pares de electrones libres en el átomo central

Arreglo de los pares de electrones

Geometría molecular

AB2

2

0

lineal

lineal

AB3

3

0

triangular plana

triangular plana

AB4

4

0

tetraédrica

AB5

Ej: PCl5 ,PENTACLORURO DE FOSFORO

ARREGLO MAS ESTABLE: BIPIRAMIDE TRIGONAL (DOS PIRAMIDES TRIGONALES PEGADAS POR LA BASE) LOS ENLACES P-Cl PUNTAN A LAS ESQUINAS DE LA BIPIRAMIDE

tetraédrica

Cl Cl Cl

P Cl Cl

13

RPECV

MOLECULAS SIN PARES SOLITARIOS

Clase

# de átomos unidos al átomo central

# de electrones libres en el átomo central

Arreglo de los pares de electrones

AB2

2

0

lineal

lineal

AB3

3

0

triangular plana

triangular plana

AB4

4

0

tetraédrico

tetraédrico

0

bipirámide triangular

bipirámide triangular

AB5

5

14

Geometría molecular

AB6

Ej: SF6 , HEXAFLUORURO DE AZUFRE

ARREGLO MAS ESTABLE: OCTAEDRO DOS PIRAMIDES CUADRADAS PEGADAS POR LA BASE, LOS 6 ENLACES APUNTAN A LAS ESQUINAS DEL OCTAEDRO F F

F S F

F 15

F

16

4

9/7/2015

RPECV

Clase

# de átomos pegados al átomo central

# de pares libres en el átomo central

AB2

2

0

lineal

lineal triangular planar

Arreglo de los pares de electrones

Geometría molecular

AB3

3

0

triangular planar

AB4

4

0

tetraédrico

tetraédrico triangular bipiramidal octaédrico

AB5

5

0

triangular bipiramidal

AB6

6

0

octaédrico

17

MOLECULAS EN LAS QUE EL ATOMO CENTRAL TIENE UNO O MAS PARES SOLITARIOS

18

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS ORDEN DE LAS FUERZAS REPULSIVAS: SOLITARIO-SOLITARIO > SOLITARIO-ENLAZANTE > ENLAZANTE-ENLAZANTE

EN LA MOLECULA PUEDEN HABER 3 TIPOS 3 DE FUERZAS REPULSIVAS

• • A

A

 ENTRE DOS PARES ENLAZANTES  ENTRE DOS PARES SOLITARIOS

•

 ENTRE UN PAR ENLAZANTE Y UN PAR SOLITARIO

• •

•

B A B

B

CADA PAR ELECTRONICO ES ATRAIDO POR DOS NUCLEOS

 LAS NUBES ELECTRONICAS OCUPAN MENOS ESPACIO 19

QUE EN UN PAR SOLITARIO

20

5

9/7/2015

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS DE NUEVO SE CONSIDERAN COMPUESTOS BINARIOS SOLAMENTE E  PAR SOLITARIO FORMULA GENERAL: ABxEy x + y = 3, 4, 5, 6 x = 2, 3, ... y = 1, 2, ... En este caso el NUMERO ESTERICO es (x + y)

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS EN ESTE CASO DEBE DISTINGUIRSE ENTRE: LA GEOMETRIA DEL ARREGLO GLOBAL DE LOS PARES DE e-s

SE REFIERE AL ARREGLO DE TODOS LOS PARES DE e-s

POSIBLES ESTRUCTURAS:

(ENLAZANTES Y SOLITARIOS)

3 PARES ELECTRONICOS: AB2E ABE2 4 PARES ELECTRONICOS: AB3E AB2E2 AB1E3 5 PARES ELECTRONICOS: AB4E AB3E2 AB2E3 ABE4

ES DECIR, EL NUMERO ESTERICO

6 PARES ELECTRONICOS: AB5E AB4E2 AB3E3 AB2E4 ABE5 21

Y

LA GEOMETRIA MOLECULAR

SE REFIERE AL ARREGLO DE SUS ATOMOS SOLAMENTE i.e: SOLO LOS PARES ENLAZANTES ENTRAN EN CONSIDERACION

NO ES LO MISMO SI HAY PARES SOLITARIOS ALREDEDOR DEL ATOMO CENTRAL

22

GUIA PARA APLICAR EL MODELO RPECV

EL MODELO RPECV

DETERMINE LA ESTRUCTURA MOLECULAR DE ACUERDO A LA VERSION EXPANDIDA DE LEWIS

NOTA IMPORTANTE:

CONSIDERANDO UNICAMENTE LOS PARES ELECTRONICOS ALREDEDOR DEL ATOMO CENTRAL, TRATE LOS ENLACES MULTIPLES COMO SI FUERAN SIMPLES

AUNQUE CUESTIONABLE DESDE UN ESTRICTO PUNTO DE VISTA TEORICO, LA TEORIA DE REPULSIONES DE PARES DE

DETERMINE EL NUMERO TOTAL DE PARES DE ELECTRONES ALREDEDOR DEL ATOMO CENTRAL (NUMERO ESTERICO) Y ESCOJA LA GEOMETRIA DEL ARREGLO GLOBAL DE DICHOS PARES ELECTRONICOS (2, LINEAL; 3, TRIGONAL PLANAR; 4, TETRAEDRICO; ETC)

ELECTRONES ES UN MODELO SIMPLE PERO UTIL Y CONFIABLE PARA HACER PREDICCIONES CUALITATIVAS

23

24

6

9/7/2015

GUIA PARA APLICAR EL MODELO RPECV

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS AB2E :

CONSIDERANDO LAS REPULSIONES INVOLUCRADAS (EE > EB > BB), SELECCIONE LA ESTRUCTURA CON LA MINIMA REPULSION NETA. PREDIGA CUALITATIVAMENTE LOS ANGULOS DE ENLACE CONSIDERANDO UNICAMENTE LOS PARES ELECTRONICOS ENLAZANTES, DETERMINE LA GEOMETRIA MOLECULAR DE LA ESTRUCTURA QUE QUEDA

DIOXIDO DE AZUFRE (SO2)

ESTRUCTURA DE LEWIS:

3 PARES DE ELECTRONES 3: EL “ARREGLO GLOBAL” ES PLANAR TRIGONAL

LA MOLECULA ES DE FORMA “DOBLADA” O “ANGULAR”

25

RPECV

26

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS AB3E:

# de pares libres en el átomo central

Arreglo de los pares de electrones

Clase

# de átomos pegados al átomo central

AB3

3

0

triangular plana

triangular plana

AB2E

2

1

triangular plana

doblada

Geometría molecular

AMONIACO (NH3)

3 PARES ENLAZANTES Y 1 PAR SOLITARIO

LA MOLECULA ES DE FORMA DE PIRAMIDE DE BASE TRIANGULAR

EL “ARREGLO GLOBAL” ES TETRAEDRICO

28

7

9/7/2015

RPECV # de pares libres en el átomo central

Clase

# de átomos pegados al átomo central

AB4

4

0

AB3E

3

1

MOLECULAS CON PARES SOLITARIOS

Arreglo de los pares de electrones

tetraédrica tetraédrica

AB2E2:

AGUA (H2O)

Geometría molecular

tetraédrica pirámide triangular

2 PARES ENLAZANTES Y 2 PARES SOLITARIOS

LA MOLECULA ES DE FORMA “DOBLADA” O “ANGULAR”

EL “ARREGLO GLOBAL” ES TETRAEDRICO

30

RPECV

Clase

# de átomos pegados al átomo central

AB4

4

AB3E

AB2E2

3

2

# de pares libres en el átomo central

0 1

2

Arreglo de los pares de electrones

tetraédrico tetraédrico

tetraédrico

Geometría molecular

tetraédrico

COMPARACIÓN DE LA REPULSIÓN ENTRE PARES DE ELECTRONES

pirámide triangular

doblada

pares enlazantes vs. pares enlazantes