EL ENLACE EN LAS MOLÉCULAS

TEMA PARA LA MATERIA DE QUÍMICA BÁSICA CON LABORATORIO...INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA...t/t

1. 2 Elenlace en las moléculas

2 Latormación do paros iónicos
22 El enlace oval: el nice del par de lectonos

23 Parámetos delo enlaces covalentes

24 La teria de a repulsion delos pares electrónicos d a capa de valencia (VSEPR)

25 Elcardctriónco de ls enlaces covalonts yo carcto covalente dels enlaces nos
26 Las moléculas polares

2

Las fuerzas de atracción que unen a los átomos en los compuestos, se Haman enlaces quómicos. En los
temas 2 y 3 estudiaremos los enlaces que se forman entre un

molécula. Al acercarse dos tomos, sus electrones se redistibuyen minimizando el potencial en la nueva
situación: los átomos se enlazan si a energía alcanzada es inferior la que tenían por separado. Los dos
modelos extremos de redistribución de electrones son el iónico y el covalente, pero la mayoría de enlaces
se describen mejor considerando una mezcla de ambos.

ado múmero de átomos en una

La formación de pars iónicos
El enlace iónico se estabiliza por la atracción entre las cargas opuestas de cationes y aniones, Ningún
enlace es puramente iónico. En los compuestos iónicos (aquellos formados por enlaces principalmente
iónicos) cada ion tiende a rodearse del mayor número posible de iones de carga contara, resultando que,
en condiciones normales, son sólidos con cationes y aniones alemändose en una red tridimensional
Estos sólidos serán tratadosen el tema 4. Aquí estudiaremos el enlace iónico mediante pares iónicos, un
modelo simple, aunque ficticio, formado por atracción entre un catión y un anión.

La formación de un enlace iónico es favorable si la energía necesaria para ionizar los átomos es
compensada por la energía liberada por las atracciones clectostáicas etre catión y anión (figura2.1), lo
que es más fácil cuando reaccionan étomos de Pajas energías de ionización con átomos de altas
afinidades electrónicas

an Figura 2.1 Balance enero pr la omució de um mal de
Kips cw) pares nc de KCI), Laem de proceso dco (sks
Teens ii ala suma dels capis elo: posses Dy 2

(estas ces:

D Formeln de nes gascosos pair delos tomos gases

2 Formación de os pares iónicos a aride sine
elta Ds cau aid setts de niacin (AH)
43 mo de africa M La coria so sind

Amiante Icon derivada dea y de Colas
=. Cap nicas ct, min)

AA)

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ancien cuido anión
Dessert

tomado una distancia entre cat y anión de 3.14 À iguala
D AO MEC = AIR + (M9) = 9 Kal Sama de osados nie de K y CF

Carga iónica. ¿Por qué el potasio forma cationes monopositivos K* mientras que el magnesio os forma.
iposiivos Mg2? La formación de un dicatién MP* frentea un monocatión M* supone invenir energía
en arrancar un segundo clectrón, pero también una mayor a
K2+ supone arrancar un electrón de una configuración de gas noble y es demasiado desfavorable (figura
2.2), En el caso del magnesio, la formación del dicatiôn es favorable ya que la mayor atracción
electrostática compensa la energía inveida en arrancar el segundo electra figura 2.3).

Habitualmente, los clementos de los grupos principales adquieren una carga iónica correspondiente
“auna configuración de gas noble ( de pseudogas noble), Esta regla no es de aplicación genera, sobre

cción electrostática con el anión. Formar

2. Unrariéesde Aca Toma 2: Enlace en

moléculas 1 97

toda en el caso delos metales de transición que pueden perder un número variable de electrones.
KE +20

x 43 = Figura22. Blane ener para formación de un mo e
17 ins pass de REC.

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Ka 204.9)

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Figure 2. Balance repo parla main de un ml de par in de MC y (0) Me™ EH. La
RE apa Spe em one que pu ala de ne gr SO Bie es
22 El nlace covalente: el enlace del par de electrones
Compartimiento de electrones. El modelo iónico no puede explicar la formación de muchos enlaces. Por
ejemplo, no justia la estabilidad de lo enlaces de elementos centrados en la tabla periódica (Figura

24). ni la existencia de compuestos formados no por partículas iónicas sino por partículas neutras
Ilamadas moléculas. El compartimiento de electrones es un modelo sltemativo a a formación de iones.
Pao

ntm | © 2] Ross

Figura 24, La estabilidad de un ele P-C o puede ser
Jostfcaa media un modelo nic. El aho posecial de
Tenzin de for (1060 mal) oes enema por a.
strc coe oes elds en un pr eFomación
naomi (291 Win

Agcy

D à (39) = 71 mol

de Lewis, En 1916, Lewis propuso que la formación de un enlace covalente se produce por
«compartimiento de dos electrones, El descubrimiento posterior del principio de Paul justifie que los
electrones se compartan por pares. Dos átomos pueden formar un enlace simple, companiendo un sólo
par de electrones, o enlaces múltiples (doble, triple, etc), compartiendo dos o más pares. El número de
pares electrónicos compartidos se lama orden o multiplicidad de enlace. Las estructura de Lewis son
representaciones en las que se indica, mediante puntos y guiones, la disuibución de los electrones de

3. 88 1 Ente químico y estructura dea materia scan an Quimica

valencia en pares solaris y pares de enlace entre Los tomos que constituyen un compuesto,

Más informacion en la página Web ip/mnw2. uahesiedepsustesumenesEOEM.

Regla del octeto. “Cuando los átomos reaccionan,tienden a conseguir una esfera extema de ocho
electrones” Esta es una regla empírica que encuentra su justificación en la tendencia la ocupación que
tienen los orbitales ns y np (4 orbitales, 8 electron). Sin embargo, no es una rega universal, existiendo.
varios tipos de excepciones ala regla del octeto:

Compuestos de octeto expandido, como el PCI,. donde el fósforo se supone rodeado de 10 electones.
Se observan octetos expandidos para elementos del 3° período y siguientes, lo que se suele justificar
por la existencia en la capa de valencia de también orbitales nd, aunque est argumento e dudoso.

+ Compuestos con octeto incompleto, como el BF, donde el boro se supone rodeado de 6 electrones
An así las propiedades del BF, vienen influenciadas por su tendencia a completar el octto.
Moléculas con número impar de electrones (radicales), como el NO. Los radicales de los grupos prin
pales son raramente estables debido a a tendencia a aparear los electrones y obtener el octet, por
ejemplo, enlazándose entre sí. Sin embargo, existen algunas excepciones como el NO.
Metales de transición, para os que tenemos disponibles 9 orbitales, uno ns, res np y cinco (n-1d.
Podría pensarse en una elevada tendencia delos metales de transición a completa 18 eleerones, pero.
los orbitales d, que pertenecen a una capa anterior, son menos reactivos que lossy p y tienen menor
tendencia ser ocupados. Aunque para esos elementos existe la regla de los 18 electrones, su cumpli
miento es muy limitado y el número de electrones es muy variable entre $ y 18, incluyendo números.
impares ya que, por la misma razón, lo radicales estables en compuestos de transición no son nada
raros. Dadas las diferencias existentes entre grupos principales yde ran
quimico, dejaremos un tanto de lado los compuestos de estos úlimos,
Carga formal. La carga formal de un átomo en una molécula se asigna asumiendo que cada átomo ve
«compensada su carga nuclear por uno delos electromes de cada uno de sus pares de enlace (de acuerdo
con un igual compartimiento) y por los dos electrones de cada uno de sus pares solitarios (que sólo le
pertenecen a él, La experiencia indica que las estructuras de Lewis mis estables son normalmente:

+ las que poscen cagas formales más pequeñas, y

+ colocan las cargas negativas preferentemente sobre ls tomos más eletronegativos.
o, la estructura de Lewis más adecuada para el tifluoruro de boro es la A:

ión, en el estudiodel enlace

De acuerdo a este ei

re fem À fi
de N es

re
Em Fo

El criterio de las cargas formales, junto a la regla del octeo, permite estimar cuál o cuáles son las
estructuras de Lewis más razonables para una molécula determinada. En ocasiones, como es el caso del
BE, cada citero predice, para una misma molécula, una estructura diferente. No siempre es Fácil señalar
cuál es la más adecuado, aunque algunas ideas se dan continuación.
amo escribir una estructura de Lewis, Se pueden seguir os siguientes pasos:
1 Cuenta el número total de electrones de valencia, considerando la carga iónica.
2 Escribe el esqueleto de la estructura, uniendo los elementos por enlaces simples. Por supuesto, es
necesario conocer con anterioridad la Forma en la ue estén unidos los tomos,
Opción A (regla del octeo).
3 Añade a los enlaces simples el número de enlaces múltiples necesario para poder cumplirla regla del
EI número total de enlaces necesarios es iguala (número de tomos x 8 (6 x2) ~ número de

4. Unrariéesde Aca Toma 2: Enlace en

moléculas 1 39

electrones /2. Sólo suelen darse enlaces múltiples cuando al menos uno de os dos átomos es cabecera
de grupo (fundamentalmente C, N y O), 0 es azufre,

4 Completa el octeto alrededor de cada átomo colocando el número de pares libres necesario.
Finalmente, comprueba que el número de electrones colocados es el calculado en el punto I

"Opción B (criterio de las cargas formales).

su rode enlaces adecuado para que su carga formal
sea la más adecuada Ten en cuenta que los tomos terminales siempre cumplen la regla del octo.

4 Completa el tomo central con el número de electrones adecuado

Algunas ideas para clegiren cada caso el criterio més adecuado:

+ Loselementos de 2 periodo no sobrepasan e octet.

+ Para CA yO como átomos centrale, intentar hacer cumple siempre la regla del octet.

+ Para los elementos del 3° periodo y siguientes como átomos centrales, aplica preferentemente la regla
de ls cargas formales.

Resonancia. A veces las propicdades de una molécula se interpretan mejor suponiendo que su

distribución electrónica es intermedia entre varias estructuras de Lewis. El caso más evident es cuando

1 cada átomo terminal con el central con el

Be

(aa) — [are]

La primera estructura cumple con el eriterio de las cagas formales, mien
«cumplen la regla del octeto. La estructura

estructura de menor energía(que a priori no sabemos cuáles. Eso se expresa diciendo que la estructura
‘de más baja energía iene más peso en la descripción del híbrido de resonancia.

EL enlace covalente coordinado. À veces, en la formación (real o conceptual) de un enlace, el par
electrónico es aportado enteramente por uno de los átomos, Tal enlace se llama coordinado. Hay que
señalar que el origen de los electrones de enlace no implica por sf mismo nada sobre el carácter del
enlace formado.

as que la segunda y tercera

será una mezcla delas señaladas y se parecerá más ala

23 Parémetros des enlaces covalentes
Se llaman parámetros de enlace a aquellas propiedades característica de os enlaces que dependen de los
“átomos específicos que se enlaza pero que varín poco de compuesto a compuesto.

Longitud de enlace, La longitude un enlace covalente puede ser estimada aproximadamente mediante
ta suma delos radios covalemtes:r(C)= 0,77 A, H) =037 A= ACH) = 1.14 À. Este valorde dis.
tancia C-H es prácticamente independiente del compuesto considerado. Sin embargo la longitud de un
enlace disminuye al aumentar el orden de enlace, lo que se utiliza como criterio para estimar la

5. 40 | Enlace químico y asrctura dela materia scan an Quimica

multiplicidad del enlace (abla 2.1.
Tabla 2.1 Lomitudes metas de enlaces simples y mips en grès (1 À = 17 m)

M ON FF 12% CC 200 1 26

MF 092 HG 127 Me 142 CO

00 1 NN 1@ CC 14 Co Ms EN 147
ce 14 co im GN 17
ea O

Entelpía de enlace, La entapíade enlace (A) es a puesta en juego enel proceso de rupurade enlaces
en el estado gaseoso. Así, la etalpía de enlace para el hidrógeno es la correspondiente al proceso
Hy(g) > 2H(2. La entlpia de un enlace aumenta al aumentarla mulóplicidad del enlace (abla 22),
Tabla 23 Enuapis medias de enlace en us por mal
MA 6 E16 OO Bee 195,
00 17 NN I CC a 2m CO wm EN m
0-0 4% AIN dm CC 62 NO 60 CO 75 CN IS

Nu 94 nes 1m an si

24 Lateoria de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (VSEPR)
A diferencia del enlace iónico, el enlace covalentes direccional. La forma de una molécula explica una
parte esencial de sus propiedades. La teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de
valencia (VSEPR) hace una simple adición a las ideas de Lewis que permite prever la forma de una.
molécula dada: "Los pares electrónicos se repelen unos a otros, por lo que se sitúan lo más alejados
posible ene,
Moléculas sin pare solitario. La VSEPR predice las siguientes formas de moléculas

‘wiangular plana

tetraéárica

bipirámidotigonal

octaédrica

Moléculas con pares solitarios. Para os pares solitarios se sigue el mismo esquema que paralos pares de
enlace. Ahora bien, la forma de una molécula viene dada por la disposición de los átomos alrededor del

6. Unrariéesde Aca Toma 2: Enlace en

mouse 1 41

‘tomo central, por lo que los pares solitariosson, desde ese punto de vista, transparentes, Pr ota parte,
los pares solitarios ocupan un espacio mayor y más cercano al tomo que los pares de enlace, pues
mientras aquellos son son atraídos por un único núcleo éstos lo son por dos. Para disminuir las
repulsiones, los ángulos tienen que ser mayores alrededor de los pares solitarios y decrecer en el orden
(PS.PS) > (PS.PE) > (PE,PE) [PE = par de enlace, PS = par Solitario]. En una molécula con pares
solitarios de geometría electrónica tetradrica, los ángulos no son iguales a 109.5”, sino que son mayores
en torno a los pares solitarios y. por tanto, menores entre pares de enlace. Así.el ángulo H-N-H es de
107 en NH, y el H-O-H es de 105° en HO.

Est de Lewis

Geometría electrónica Geometría Molecular

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«ds

En una bipirámido trigonal, los tes vérices situados en el plano ecuatorial no son equivalentes con los

7. 42 | Enlace químico y astrctura dela materia scan an Quimica

dos situados en los épices. Un vértice ecuatorial tiene como vecinos más próximos dos ecuatoriales a
120° y dos axiales 490”, mientas que uno apical tiene tres vecinos próximos a 90”, Al haber más espacio
en ls posiciones ecuatoriales los pares solitario ocupan preferentemente estas posi
razón, en un octacdro dos pares solitarios se coloca

ones, Por la misma

en posiciones opuestas
Moléculas con sustituyentes de distina elecironegatividad Un sustituyente electronegativo retira
‘densidad electrónica del átomo central de forma que el par de enlace ocupa más espacio en torno al
‘tomo sustiuyente que en tono al central. Cuanto más electronegatvo sea el sustituyente, menor es el
espacio que ocupa el par electrónico en el átomo central y, en consecuencia, ls ángulos entre enlaces a
“tomos muy clecronegativos son menores que a átomos menos eletronegativos, Por ejemplo, el ángulo
X-P-X es de 97,8 en PF, 100,3 en PCI, y 101.0" en PBry,

Moléculas con enlaces múliples. En un enlace doble 0 triple, los dos o tres pares de enlace se encuen-
tran en e espacio situado entre los dos átomos que enlazan. Una formaconveniente de abordar un enlace
múltiples considerar que ocupa una única zona del espacio y tratarlocomo uno sencillo, Ahora bien, un
enlace múltiple ocupa más espacio y, tal como pasa con los pares solitarios, los ángulos de enlace en su
tomo son mayores y ocupan preferentemente las posiciones ecuatoriales de las bipirámides rigonales.

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oa

1H
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mw Sa
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25 El carécter énico de os enlaces covalentes y el carácter covalente delos enlaces iónicos
La mayor parte de los enlaces no son ni puramente iónicos ni puramente covalentes. La ion
enlace covalente lo relacionamos con el concepto de electronegatividad,
covalente de un enlace iónico nos lleva al concepto de polarización
Electronegativida. Los enlaces de moléculas homodiatémicas como H son covalentes puros. En una
molécula heterodiatémica como el HF, el par de enlace está más localizado sobre el fir, produciendo
una carga parcial positiva sobre el hidrógeno, y una negativa sobre el for. Un enlace de este tipo se
lama polar, ya que presenta un momento dipolar eléctrico. La capacidad de cada átomo de atraer los
electrones del enlace covalente determina la distribución de cargas y se llama electronegatividad. A
«continuación se describen algunos delos métodos desarrollados para cuantifica In clecronegatividad.
Escala de Pauling. Est escala se basa en analizar el caráceriónico de un enlace covalente en términos
de resonancia y en suponer que la entalpia de resonancia iónica (figura 2.5) es una medida de la
participación iónica en el enlace y, por tanto, de la diferencia de eletronegatividad entre los átomos.

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8. Unrariéesde Aca Toma 2: Elenlace en las molíclas 1 43

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Bodo abiraamene 22), porl que zp 4026)
Los enlaces con un french de cecroncglvidad menor de 1 se pueden considerar cal,
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Escala de Allred-Rochow. Otra medida dela clectronegatividad puede ser la fuerza ejrcidapor la carga
nuclear efectiva en la periferia del tomo. Suponiendo el átomo como una esfera de tamaño r, la fuerza
que el átomo ejerce sobre la densidad clecirónica de otro átomo que se coloque en su vecindad es
proporcional a 2/7”, donde Z* esla carga nuclear efeciva sobre el orbital de valencia, Este cs el origen
de la definición deelectronegaividad de Allred-Rochow:

Zu 039 2
TO

Los coeficientes 0,359 y 0,744 se introducen para que los valores obtenidos sean comparables con los de
Pauling. Con la escala de Allred-Rochow se gana conocimiento sobre a variación de la elecronegativi-
dad através dela tabla periódica, pues ya conocemos cómo varían Z* y de elemento a elemento.

Factores que afectan a la eleetronegatividad. Las escalas de Pauling y de Allred-Rochow asignan un

9. 4 1 Enlace químico y estructura dela materia scan an Quimica

único valor de electronegatividad a cada átomo. Sin embargo, la capacidad de un átomo para atraer
electrones est influenciada por el ambient que le rodea. Factores importante on la carga del átomo, la
hibridación de los orbitales atómicos que participan en un enlace dado, otros sustiuyentes, ete. Las
escalas de Mulliken y de Jafé permiten asignar varios valores de electronegaividad a un mismo átomo.
Escala de Mulliken. El compartimiento no igualitario de eectrones entre átomos en un enlace de una
molécula hace que uno gane densidad elecrónica (convirtiéndose en parte en un anión) y el otro la pierda
(conviriéndose en parte en un catión). Valores altos de la afinidad clectrónica y de la energía de
ionización de un tomo significn que el tomo gana un electrón con facilidad yl pierde con dificultad,
Lo que sugiere que es muy clctronegativo, Mulliken propuso como definición deelecronegatividad

Ex SA cena lesa de valencia

Por estado de valencia puedo entenderse el estado del átomo libre o el que se supone que tiene en una.
molécula dada (figura 2.8). En ocasiones se emplea una ecuación ligeramente modificada, que da los
valores de clectronegatividad de Mulliken en unidades de Pauling:

PRE 0 191.0

La clectronegatividad de un átomo se
enlace (figura 2.9.

¡crementacon el carácter s del orbital híbrido que participa en el

Figura 2 La energía detonación experimental del rio e reacios cu
Income té 2 del domo He e su cado de menor eg.
1). I tomo ie se pued exi sand un clean del nel 229 y
ms lor each en ste etd), Estado de van dl
ei enel CH ex sin a om bre y sspone que crepe
sar lo electors de valencia en dos en ap. La energfa de jnización
‘el sado de valencia i) es amet de El mejor ao e
‘konpa pra el ero enel Bel ead a arte de la
‘regia ionización y afinidad ct cel estado de valen

u

Er met dl otils

Ejemplo
idan del rta
del Came a

Orden ascendant de econo.
‘uted det domo de carbone
Ftecronegavdod de Mallen
Figura 29 Hbc y lestronepaivda, E carbon participa en cad ae C—H deco, eno 0 tino con un
ernste. tl ceo ea lo valores d Malin, La clone pit el tiene 22. por que la
lal del ence CH es mucho más elevada c io queen tno Esporimentalmen e osea que el rene del
ino e dd, pero no el del ean.

Escala de Jalfé. Relaciona la electronegatividad con la carga parcial que soportael átomo al definila
como la pendiente de la curva de la energía total del átomo frente a su carga (figura 2.10). La curva de
energía es aproximadamente cuadrática

nt
donde q es la carga ya yb son parámetrosque varían con el átomo considerado. La electronegatividad de
af, definida como la pendiente dela curva anterior, es

w= de

10. Unrariéesde Aca Toma 2: Enlace en

moleuss 1 45

Figura 2.40. La regía tl dl tomo de cle e función de
care. Se toa arrete como mils Incr de un
‘om new. En vales pod de sg, lang sal
Al dismi a cng. enerpia desciende progresivamente
st alcanza un mimo cerca de —L À ani de cue puto
cea. Estes comportamiento sprado par un amo
eee.

asia propuesto que a pendiente de lacus es un
‘mela delice copia. En vale postie de car.
locleroonegtvidad es al. Al tin ar desciende
st gr u pet en que hace mula lor sch
saturado electrcaent A pri e ese puto, la
‘ecto sac ga, indicando que asco
‘Ss cltropostva. ende a dr lectores po ae

El parámetro.a mide la elecronegatividad inherente © neutra del átomo (fy =, si q = 0) y se simboliza
as El parámetro bes una medida de la dureza del átomo (igura 2.11) y se simboliza 1, De forma que
A Erzweng

Figura 211, Cunas de eergla ta par l Nós yellow. El
"ior ten un vol de, que se een lo curva deu
gra El resultado esque, suque el or es un ro muy
‘stron, est” rápidamente ota roto capaci
enr les, aprox. 07, Por conta lor, men
«tectronegtio quel e, se str con más iia Cade
[as Observes que, como resultado lion Fes menos
«econo (ás cacoposivo) qe elo CH

Este hecho se relacion con el pequeño tamaño dl Mor. Los
“átomos pequeños poseen una capcidad limitada para dos ©
ahvorber densidad elcrönic. Su densidad electónica ex muy
“compacta yx deforms con ital, e decir son muy doe E
parámetro es grand par os tomos dior como el lor y
Pego parao lados, Po el sl denomina dares

os tomos más duros son los domos peques siundos cea
10-08 -06 -04 -02 0 02 del ioe Los Somos más ligeros de un gro son meramente
Carga ‘drs los más pesados Bands.

"Tanto laclecronegaividad neutr y como a doreza estén relacionadas con la enegia de ionización y
Alida, e dei, on nr e o oils omer

DUT TE
Sumando y restando ambas expresiones se biene que
Ce
La eectronegarividadneura es igual a (I+ EX), lo que equivale ala energía media de HOMO y
LUMO (igura 2.12) también a laclctronegaividad de Mullen). La dureza e iguala 1. - AV, lo
que equivale ala mita del diferencia de energía entre HOMO y LUMO (figura 2.12)

11. scan an Quimica

Fleurs 2.2 nretción de alsronegavidd nu y de
Tadrea en érmino de vee e encre res

LUNO frontera HOMO y LUMO}

af lstronepitvda bolas Zu = (+ A)

À mx Dore va en

sl MONO Le tos on blandos cundo sus orbits ner ct
pusimos

HOMO = cbt ocupado de más tacna
| [LUMO = ral vato mi cri

Taba 23 lcronegtiridades de los elements de os ques 3°

x 2
m dan Où a ae dr Où aan
lem. lenwidalsde Pai) (eV Ce) Element Pauling) (eV) (ene)
Ho 22% ms au TAT SS Ar 520
ase 057 + OM 310 457 0 290 256
Be LST TC 10 LU y 0% 320 47
Boh 20 OLA S99 A0 Gi IN LR 7
O1 Ge 20 2 w 20 KOT GRD
€ 24 250 p 17S SSD 10 A 28 20 p 19 SM 40
248 798 127 P28 830 809
WP OS 879 IT ON
329 1039 MU SM 076 1108
N°30 07 p 22 73 E 26 40 940
fe XO US MS Ke 29 200
we 413 1257 46 M 2
S07 1568 1646 Se O0 0 aw 0% RE
O AMIGO p O3 96 1527 Om US 14 pe LS SA
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fe 321 m m mi ver
aan 28 93 1130

Datos estas de. Hahsey"Quimica lord, Pincpos de esta rec Ed Hara, 1981

Electronegatividad de grupos. Los sustituyentes que Tabla 24 Electronegatividades de algunos grupos.

poses un dico feu succcrongsivido. ASS (mo im Ah ely
€ carton no presenta Ta misma capacidad de rast cur

228 7as hot
clectrones en el grupo CH; que en el CF;. Muchos cup, 229 i Ga
métodos como el de Mullken-Jafé son aplicables al cr, = aa E
cálculo de electronegatividades de grupos. Los CCl, 28 or 43
valores calculados para algunos grupos se dan en la Ci, 259 9st 396
tabla 24. EN 231 9 an

Cálculo de cargas parciales. La carga parcial que soporta un átomo en una molécula puede ser estimado.

12. moleuss 1 47

Unrariéesde Aa “oma 2: Enlace en

experimentalmente con técnicas como la medida de momentos dipolares o calculada teöricamente por
métodos cuánticos, Alterativamente, Sanderson ha propuesto un método grosero pero simple para
«calcular cargas parciales por igualación de ls electronegatividades de Jafé de los tomos de la molécula.
Polorización. Reglas de Fajans. Un método alterativo al seguido hasta ahora para estudiar ls stuacio-
os intermedias iénico-covalentes es partir de un enlace iónico y considerar cómo puede adguri eier
covalenca. Los caiones pueden deformar (polarizar) la distibuciôn de carga de un anión, strayéndola
la deformación es muy grande, obtenemos un enlace covalente (figura 2.13). Los aniones muy

hacia sí
polarizables blandos son istorsionados fácilmente por cationes muy polarisanes, produciendo enlaces
de un clevado grado de covalencia. Las siguientes reglas cualitativas conocidas como reglas de Fajans
permiten interpretar el grado de covalencia de un enlace iónico:

+ Los aniones grandes y de alta carga son blandos, es decir, muy polarzables,

+ Los cationes pequeños y de alta carga polarizan más que ls grandes y de baja carga.

“+ Los cationes de metales de transición son más polrizantes que los de los grupos principales.

O Figura 2.13. Efectos de la polarización.

Pari alzado sin plc

(Sa opten es que ant ay se
trian man St ame plc dec
ee
= DR a romeo ee int
ce rm a ee oma las cone
y) Leone o Ms pens

26 Las moléculas polares
{Una de las propiedades que depende dela formado una molécula es su polaridad. Una molécula polar es
una molécula con un momento dipolar eléctrico no nulo. Es importante diferenciar entre enlace polar y
molécula polar. En algunas molécula, la suma de los momentos dipolares de los enlaces puede ser ul
dando lugar a una molécula no polar

Algunas moléculas apoares | Clay CIC +90

Eo Lo ados el
pe wee “+ a er

Algunas moléculas polares
a rn
u

a

F
7 E

a a ¿

E: Rt weh

Bibiografia
Atkins, pigs. 277-317; Wi
38-42, 123-130; Sharpe, págs. 139-152,

Biblograía complementaria

1H Weyl, MeGraw-I

n, págs. 145-175, 447-449; Butler, pigs. 68-71, 107-114; Shriver, págs.
74-176,

Madri, 1990, 130 páginas.

13. 48.1 Enlace químico y astructura dela materia scan an Quimica

2 P.W Atkins, “Molecules, W. H. Freeman and Company, New York, 1987, 197 péginas.

Seminarios

2.1 Da la fórmula de:
a) los cationes formados por K, Ca y Se,
b) los aniones formados por $ y CL
+) los compuestos iónicos que contienen un catión de a) y un anión deb).
22 Escribe la fórmula de los haluros (aniones de los halógenos) con catión del grupo 1 en los que anión y
ati sean isoectróncos (mismo número de electrones).
23 Indica cuáles de las siguientes fórmulas no representa un compuesto iónico estable y por qué
2) BaCIab) KF, c)Sr5.d) C2,03.c) NaBra,D) Lis, 2) AIF
structure Leis resi el set, cora formal resonancia
24 El nitrógeno forma el tifluoruro NF, mientras que NF. no existe. Del fósforo se conocen ambos, PF, y
PF,
a) Escribe las estructuras de Lewis del NF, PP, y PF,
b) Da explicaciones al hecho de que el PF, se estable pero no el NF
+) Ala luz de dichas explicaciones, ¿cuáles de las siguientes moléculas es de esperar que no existan?
OF, OF, OF, SF,, SF, SF, Escribe, en cada caso, la estructura de Lewis acompañada de los
comentaris oportunos.
25 ¿Cuáles de los siguientes elementos podrían tene octetos expandidos?
a). b) P.e) 0,4) Fe) CID B, g) Se.) Sn.
26 Define: oeteto expandido, octet incompleto, carga formal, par de enlace, par solitario,
27 ¿Qué significa el concepto de resonancia?
25 Una delas estructuras de Lewis posibles para el ácido hidrazoico es H=
a) Dibuja otras dos estructuras de resonancia para esta molécula

N i

¿Sp ts forma de resonancia paral sido hidazoco?

29 Selecciona de cada par de estructuras de Lewis, a que posiblemente haga una contribucién dominante a
un hibrido de resonancia,

0: 0 :N=N-0

» o o

» o 6: los |

o o omió-ó: 9 :0-P-07 À 0 4 ‘bed
o 9

210 a) Dibuja las tres estructuras resonantes posibles para el ion cianato, NCO. En base a las cargas
formales, decide cuál esla estructura que tene una distribución de carga más razonable,
) El anión fulminato, CNO”, se diferencia del anterior en que el nitrógeno está en el cenro y en que es
muy inestable (el fulminato de mercurio se utiliza como detonante). Da una explicación, en base a las
«cargas formales, para sta inestabilidad,

2.11 Escribo estruct
a) BEF, b) Sy, €) CL, d) Ps €) BeCly D CS, 8) SO, Y ICI, à BF, j) CBry k) Sill, D NCI,
m) Seh. n) PFs 0) SF, p) XeOs- 4) 803 1) SF 9) CIO), 1) IF, u) OF v) HyTe, W) NF x) POBr,.

as de Lewis para las siguientes moléculas. En el caso que proceda, muestra las

14. Unrariéesde Aca Toma 2: Enlace en

mouse 1 49

212 Escribe estructuras de Lewis para os siguientes oxogcidos. En el caso que proceda, muestra las
2) HCIO,,b) H,$0,,) HPO,
> Escribe extras de Lewis para ls siguientes
a) CN b) BEys6) Cyd) PH,* €) CO", $0. 8) PO, HSO; COS
214 Escribo las structure Lewis ara ls siguientes sustancia orgánicas:
3) CHCIF, (un cloroluorocarbono), b) HCOOH (ácido fórmico), ©) HyC—CN (ini).
4) H,C—OH (metal), © H,CCHCI (loro de vinil).
215 Escribe estructuras de Lewis para ls siguientes ses
8) NACIO, b) BAND), ) C(NO
aren esas cei data dese
Define: orden de enlace, etapa de enlace
Escribe la estructura de Lewisdel S,. Es de esperar qu la ecrgía de enlace del S, sea mayor o menor
quel de Cl.
218 ¿En qué molécula es el enlace N-N ms argo y en cuál más dil?
2 HNNH, 1) Na.) NO,
219 Consider os enlaces carbono-oxígeno en el formalhido(11,CO) y en el monóxido de carbono (CO).
¿En qué molécula es el enlace carbono-oxigeno más lago? ¿En cuál es más dil?
220 Considera los enlaces miógeno-oxígeno en NO" y en NOy. ¿En qué ion es el enlace
ritógeno- oxígeno més cono?
Compara ls longitudes delos enlaces catono-oxigeno en el anión formisto, HCO,
carbonato, CO En qué ion e el enlace carbono-oxígeno más coo?
Cuando en disolución se disocia el ácido acético, se produce el ion acciato. Los dos enlaces
«arbono-oxigeno de ese on tenen I misma longitud. Escribe las estructura resonate del on acetato
que expliquen este hecho.
225 En a molécula ONNO, hay dos distancias de enlace nirógeno-oxigeno claramente diferentes una más
conta (114 A) y la ota más larga (1,22 A). ¿Podrías decir qué enlace 0 enlaces N-O corresponde la
stancia más cona?

En el caso que proceda, muestra las estructuras

Dog

y en el aniôn

Ejecicos interactivos en la pagina Web tp/wwnw2.uah.os/edojesusiteractivosánicio hm
224 Predice la forma de cada una de as siguientes moléculas:

a) BeCh, b) CS, e) SO, 0) ICh.) BF) Cry 8) SiH MNCh,

m SO, 1) SF. 0) CIO p) IP, ) OF 1) HyTe, 8) NaF.) POBry
225 Predic la forma de cada uno de los siguientes iones:

a) H,0°.b) C10," €) NO.) SO, e) NH," D SO? 2) PO.
226 Predice la forma alrededor del átomo escrito en cursiva:

a) CH, CH, b) CH=CH, €) CH=CH, d) CH, —CH,-CH,.e) HC2C—CH=CH,,
227 Estima el valor de ls ángulos de enlace marcados con un arco y una letra mindscula:

Ei, a “4 Se ie
o

Fj) PE K) SFz,1) XeOs

ks

RA

® Oo ©

Lé Yor

15. 50 | Ente quimico y estructura dea materia scan an Quimica

228 Para cada ion o molécula di un átomo A delos grupos principales para elque se corespondan a fórmula

y la estructura
)(AH,) triangular plana D)(AM,] piramidal )[AH,- pirmidal [AH teraédrica
AH? tetraédrica DIAH) lineal (Aa) angular

229 Contrariamente a lo que predice Ia VSEPR, en el Li,O, la disposición de los dos litis con respecto al

‘oxigeno-s lineal, Busca una explicación a este hecho, teniendo en cuenta el modelo de enlace en el que
se basa esta tora

230 Para la molécula F,C-0, cel ángulo FCF es mayor o menor que el FCO?

2.31 Compara los ángulos de enlace que se predicen para los siguientes pares de moléculas

CH, NH.) OF, OCl,.€) OF, OH. d) NH NF, €) PH, NH

eli pación
258 ¿Fara cutis de as gues mel wr má gd Ta Aerea es a enn de nes
prime noi de rs sima cet a med ome d ls ena e nao de
Somo content, BF MBK Cl NO.
238 Lax elongates de Malin paa Bp (or jemplo en BE) la (por mpl en
BIS) sn 1.813 193 sperren. Relaciona ee asin con ríe lo ers acon
234 Trennen nea el aa de decrnepviad de addon cl eel enlace por de
ala pe y qo snd ne poli
DENON OBS 08 CO Sr 10€-1
2rd o sims eles de menor «mayor pola sado en eae cto e amo qe
Cann mis naman POF PHC PN
ae Lamotte ela teil park par go isin,
ae
née
el else mt polaren moa?
237 {Cui silent ono resent un myer oer lariat?
Dee oA: D Keo RO Tol
258 One estos cons eon rs de opin: KM, AP Cs
239 Ontos pins noes en nn cio de polls FN 07.
2 Blige cpus e apar ing mayo crc ie:
AC 6 MO) C20 68,6) MEO MS CAS MES
241 his sie compunos con nine Koso pie ale
SABE AO AICI AE 0 BeCh NCA) eC) Fey
248 Seal let e osción y lag foal delos tomo dl HC, ¿Con qué modo de ens
in clon conerynds cada un Y cara pura

polaridad dels moléculas

2.43 ¿Cuáles delas siguientes moléculas es de esperar que tengan momento dipolar?
3) Hy, b) 03, 0) HI, d) HF.

244 Predice si serán o no polares las siguientes moléculas
a ICI D) HS. ) CH, d) PCI, €) HCl». D CH,OH, g) HCHO (formaldchido).

245 Onlena los siguientes isómeros de mayor a menor momento dipoar indicando cuáles no son polares

16. a a a a 1 u CN OH
a | a eh, NA
a » ff 4 i
a a Ka ar
“ a cn
1 " i 1 u m
Problemas.

nti de sac

21 Estima la cantidad de calor que hay que suministrar, a 298 K, para disociar en estado gaseoso las
moléculas a) HO, b) NH, y e) CH, en átomos, conociendo las siguientes etalpías de enlace, dicha
temperatura:

‘AH (O-H)= 463 K mol", AH,(N-H) = 388 KJ mol, AMy(C-H) = 412 3 mot
22 Estima la entalpía de la reacción Clg) + 34) > 2C1F\(), a partir de las enalpas de enlace:

AMIg(CI-CI)= 242 1) mol, e(F-F) = 158 KJ mot, Afig(CIF) = 485 KI mor!
23 Estima las entalpias de formación de cada molécula en fase gascosa, a partir de las etalías de enlace:
a) HCL.) NHLOH.

Allg(H-H) = 4361) molt, AM, (CI-CW = 242 KJ mol", AM¿(O=0) = 496 K mol“, AH (NEN) = 94 KI
moi, AMH-CH = 431 KF mol, Afig(N-H) = 388 KJ mol, AMEO-H) = 463 KI mol,
Alfg(N-O) = 200 K mol“

24 Estima ls enalpía de combustión de cada uno delos siguientes compuestos gaseosos:

a) acetileno, b) 0ctao, €) metanol

AM (0=0) = 496 KJ mol", Alfg(C-H) = 412 KI mot, Affg(C-C) = 348 KI m

mot, A¥y(C-O) = 360 K) mol-!, AV (C=0) = 743 KJ mol, AM ¿(O-H) = 463 K mol!
asd sestronegtvdad

25 Calcula la diferencia de clectronegatividad entre el coro y el hidrógeno en la escala de Pauling, a partir
de la etapa de enlace del HCI(g) (431 KJ mot), del CL.) (242 KJ mol) y det H,(g) (4363 mol“),

26 Calcula las cargas parciales de H y Cl en la molécula de cloruro de hidrógeno, por el método de
Sanderson de igualación de lectronegatividado,

Soluciones a los seminarios
21 aK Ca, SoH) SCF) KO, CAS, ee
32 NaF, KCL RC.
23 CaO Nabe y AF, porque tenn cations Na Cay At Parsobenr ets cations se previa arancarun clé de

1 En ambos casos hay 1Olcrones en oro al N GP-EIN pence a 2°
period, por loque so puede ajar 8 lcrnesn su cap de valencia
(orbtates 26 y 2p), Usar os orbitals de ex energecamente muy
desfavorable. El P pone de orbe yy 3 pro tambien delos M.

© Nos de espera que citan OF, y OF, ya quee oxigeno es el periodo.

25 PC Se y Sho ya queen del prod pero

26 Vector

De tfno Negone
8e 008 005

oe cr cel feet Las estructuras resonant détenait de sony sólo pued
«rencias ma tain els precios

17. 52 | Ente quimico y estructura dea materia scan an Quimica

29 poca ego al ocio ¿caga formal sobre el tomo
Inds cheats

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carga formal -1 sobre tome

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meme
er extra de Lewis en seminario 217 ) ye). Ex mayer a energie alce en S (enlace doble) queen Ci ele
218. Més argo y bl em HNN, (enlace senc
Ww

y OFM) =1 ENEE OB =

= Rey. onan m2
57%

18. Unrariéesde Aca ‘oma 2: Enlace en las molíclas 1 53

219 Mí coo y má fur eel CO (mayor nen e ne.

eso? OHCO)=3

sah

224 Verla ers de Levis de stas moléculas en el seminar 4.17. Se da Ia geometría molecular y, entre paréntesis
remis cuando po oincid on la molecular) incl) inca: anlar plan) forma de pei
{gone triangular plana) tac: ) td: irme ional ets): ver: pirámide woe
(arica: angular tray pride goal (eae) angular angular plana) cada: o angular
(méd: primi cura (cé) agar tac) angular cnc angular (angl aa
Dewastries

228 Se dala geometrh molecular. ene prétess la geomet cctónic cuando no coincide con molecular ) pire
‘goal een) angl etic) angular egoal 8) piramidal trace waa tral)
teen,

226 ap tica angular plana) incl) tac: Incl

27 as De AD Da = 120% b= MS" = NAS chas 1S". b= 12d) a= 120 b= ORS c= 120% da =
TDW b= 1095°, = 1207 de 109550) a= 120,b 120

225) elementos del grupo 1.) gap 18.) ge 14.) grap 13.) po. gp 2. gaps 14 16

229 Fene prominente ic y los ones de sl enden alejas mutiunene

20 Men

251 a) CH > HLN-H (pr pr lcrnic sobre N:D) F-O-F< CI-O-CI(F mé letras que CD.OF-O-F.<H-O-N
LE más electocgativo que M: 0) H-N-H > F-N-F (F mis elecwonegativo que H): ©) H-P-H < H-N-H (N mis

ectonepatvo que P

Fin Hr aque e molécula en laque hay mayor direc de lctrnegsividal ente ss somos (ver dacs sobre

escala de Pig en cot.

25 El do a ene menor carry. por tnt, mayor energía que lo. Par ll, eB cuado panic con un
Ini sp eun lao es menos toner que cuado para cn un eo 2

234 a) CNS (y= 03) sgemejate en polaridad a NO (ay = OB) POLSÓ (Ay = 0.) es semejante en pail à
SECA (ay 376) Sa 1 (Ay 0.7 esas porque Cay #0)

255 PP<P-C<P-N<P- O er valores de lectores,

2% BC

257 a) Cu Be OT.

238 Elpoder polriame deu cai ument al aumenar su carga, agua ara a sinus tama: Al > ME >

239 Lapolarzbildad de un ann aumenta! aumenta a uments again. gua carga, lomera su tamano: >
Noe.

210 4) CaO (Ca es mem elctronegavo qu ME). 1) CaO (0 es más clctronegaivo que 5).c) MgO.) Ca
Principale iónicos rence lectoneatividaes mayor de 2) AgF, Al CaCl

Senat umete covalentes diferencia de ectoneatividdes menor de 2: AG. Ally CI, RC) FeO,

242 Estados de xan: pr I, pra CI. era sus ops parches sil nac ura 100% iónico.

La cars pure son as cargas qu en lens cada ona year ene Oy +1 pra hidrógeno eue Oy

19. $54 | Ente químico y eswuctra dea materia scan an Quimica

pa lc.
244 Sein pol)... 84
248 31 Il ll oes pol Hes polar

Soluciones alos problemas.
24 a) =026 À mo AH
©). = 1688 mot
22 Si =-2190 mat,

23 a) je DRK mot.) = 65 8 mt
24 00097 mol) AM = TOA mot

aMSN ma

164 mt