Geometria molecular Nociones Básicas

1. 31/05/2011
1
Fórmula→ cantidad relativa de átomos de cada elemento
Estructura de Lewis→ Esqueleto (en el plano)
Tipo y número de enlaces
Pares libres (no enlazantes)
Compuestos covalentes → moléculas discretas
distribución de los átomos en el espacio
Geometría Molecular
GEOMETRÍA MOLECULAR
GEOMETRÍA MOLECULAR
Algunos poliedrosAlgunos poliedros
OctaedroOctaedro
Tetraedro
Bipirámide trigonaltrigonal
GEOMETRÍA MOLECULAR
Modelo RPENV o RPECV
Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia
Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia
pares enlazantes (enlaces)
pares no-enlazantes (pares libres)
Se ubican en el espacio de modo de minimizar la
repulsión entre ellos
Estructura de Lewis + modelo de repulsión de pares
= predicción de lageometría molecular
Determina propiedades fisicoquímicas de la molécula o ion
GEOMETRÍA MOLECULAR
Distribución geométrica de los pares electrónicos
alrededor del átomo central
Nº de pares de e
-
: 2 3 4
Distribución Lineal Trigonal Tetraédrica
Geométrica: plana
Nº de pares de e
-
: 5 6
Distribución: Bipiramidal trigonal Octaédrica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Modelo RPENV
Enlace: par de electrones compartido entre dos átomos
No explica:
→Cómo se forma el enlace?
→Por qué las propiedades de un enlace covalente son
diferentes en diferentes moléculas?
→Por qué se forma?
Teoría de Enlace de Valencia
Incluye el concepto de orbital (mecánica cuántica).
Enlace: solapamientoo traslapede orbitales atómicos.
→Acumulación de carga electrónica entre los dos núcleos.
→Un par de electrones comparte la región del espacio
del solapamiento.
GEOMETRÍA MOLECULAR
Orbitales Híbridos
Combinación de orbitales atómicos de valenciadel
átomo central
Modelo que explica la formación de EQ en moléculas
poliatómicas de acuerdo a la TEV
→Se solapan eficientemente con los orbitales de los
átomos que lo rodean (forman enlaces)
→Están ocupados por pares libres o electrones libres
→La geometría de la molécula debe coincidir con la
predicha por el modelo RPENV
→Grupo de orbitales equivalentes (igual tamaño, forma
y energía)
→Difieren en su orientación en el espacio

2. 31/05/2011
2
GEOMETRÍA MOLECULAR
Orbitales Híbridos sp
Orbitales Híbridos sp
2
1 orbital s
2 orbitales p
Híbridos sp
2
Todos juntos
3 orbitales híbridos sp
2
2 orbitales sp
Se hibridizan y forman 4 orbitales sp
3
Híbridos sp
3
todos juntos
GEOMETRÍA MOLECULAR
GEOMETRÍA MOLECULAR
De la combinación de Norbitales atómicos se obtiene
un grupo de Norbitales híbridos
n p
n s
n sp
n sp
2
n sp
3
Habrá tantos orbitales híbridos como densidades electrónicas
(δδδδe) alrededor del átomo central
Una δδδδe
Un enlace (simple, doble o triple)Un electrón libre (desapareado)
Un par libre (no enlazante)
GEOMETRÍA MOLECULAR
Densidades
electrónicas
Geometría
de la
hibridación
Pares de
enlace
Pares no
enlazantes
Geometría
molecular
Ejemplo
Lineal
Lineal
Trigonal plana
Angular
2 0
3 0
2 1
Trigonal
plana
3
2
OrbitalesOrbitales
AtómicosAtómicos
spsp
sppspp
GEOMETRÍA MOLECULAR
4
Tetraédrica
Pirámide trigonal
Angular
4 0
Geometría
de la
hibridación
Pares de
enlace
Pares no
enlazantes
Geometría
molecular
DensidadesDensidades
electrónicaselectrónicas
3 1
2 2
Ejemplo
Tetraédrica
OrbitalesOrbitales
atómicosatómicos
spppsppp
GEOMETRÍA MOLECULAR
Bipirámide trigonal
Bipirámide
trigonal
Balancín o tetraedro distorsionado
Forma de T
5
PCl
5
SF
4
ClF
3
XeF
2
5 0
4 1
3 2
2 3
Lineal
spppdspppd

3. 31/05/2011
3
GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometrías derivadas de la Bipirámide Trigonal
Par libre →
Tetraedro distorsionado Balancín o sube y baja
GEOMETRÍA MOLECULAR
Octaédrica
Octaédrica
Pirámide de base
cuadrada
6 6 0
5 1
4 2
Cuadrada plana
SF
6
BrF
5
XeF
4
spppddspppdd
GEOMETRÍA MOLECULAR
ÁNGULOS DE ENLACE
Geometría de la hibridación
≠ Geometría Molecular
Si el átomo central tiene pares libres (no enlazantes)
Ángulos de enlace ≠ ángulos ideales
Geometría de la hibridación => cuerpos geométricos
regulares y ángulos ideales
CH
4 Tetraédrica Tetraédrica 109.5º
NH
3 Piramidal 107.3º
H
2O Angular 104.5º
La repulsión de los pares libres es mayor que la de los enlacesLa repulsión de los pares libres es mayor que la de los enlaces
Molécula G pares G molecular ángulo
GEOMETRÍA MOLECULAR
Ejemplos:
Geometría de la hibridación del CO
2?
Geometría de la hibridación del BF
3, NO
2?
G.M.=Trigonal plana G.M.= Angular
NONO
22
LinealLineal
Trigonal plana
G.M.= LinealG.M.= Lineal
GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometría de la hibridación del CH
4, NH
3, H
2O ?:
G.M.Tetraédrica
G.M.=Pirámide trigonal
G.M.=Angular
CH
4 NHNH
3 H
2O
TetraédricaTetraédrica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometría de la hibridación:
Bipirámide trigonal
PCl
5
BalancínBalancín
Tetraedro distorsionado Tetraedro distorsionado
SF
4
Forma de T Lineal
XeF
2ClF
3
Bipirámide Trigonal

4. 31/05/2011
4
GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometría de la hibridación:
G.M.=Cuadrada planaG.M.=Cuadrada plana
G:M:=Pirámide de baseG:M:=Pirámide de base
cuadradacuadrada
G.M.=OctaédricaG.M.=Octaédrica
XeFXeF
44
BrFBrF
55
SFSF
66
Octaédrica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Momento dipolarMomento dipolar
Dipolo:dos cargas eléctricas de igual magnitud y
signo opuesto separadas cierta distancia
Q+ Q-
r
La magnitud del dipolo depende de los valores de Q y de r
Está dada por el momento dipolar μμμμ
μμμμ= Q x r
Unidad de Unidad de μμμμ: Debye (D) = 3,34x10= 3,34x10
--30 30
Coulomb x metroCoulomb x metro
Q (e-) = 1,6 x 10
-19
C
1Å = 10
-10
m
μμμμ
GEOMETRÍA MOLECULAR
Molécula polar:distribución asimétrica de carga → μμμμ≠0
Molécula no-polar:distribución simétrica de carga → μμμμ= 0
Moléculas diatómicas
H Cl H Cl Cl ClCl Cl
δδδδδ δδδ+ + δδδδδ δδδ--
μμμμ≠ 0
μμμμ= 0
→Enlace no polar → molécula no-polar
→Enlace polar → molécula polar
Moléculas poliatómicas
→Enlace no polar → molécula no-polar
→Enlace polar → molécula polar
Momento dipolar de moléculas covalentes
GEOMETRÍA MOLECULAR
LasLas moléculasmoléculas polarespolares interactúaninteractúan concon elel campocampo eléctricoeléctrico..
Sin campo eléctricoSin campo eléctrico Con campo eléctricoCon campo eléctrico
POLARIDAD DE LAS MOLÉCULASPOLARIDAD DE LAS MOLÉCULAS
→Moléculas poliatómicas simétricas con enlaces polares o
pares libres queque sese cancelancancelan..
COCO
22
→Moléculas diatómicas que no contienenenlaces polares.
Ej: F
2, H
2, N
2, O
2etc.
Ejemplos:
BClBCl
33
SFSF
66
ClCl
44CC
a
b C
b + c
b + c + a = 0
MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES ( μμμμμ μμμ= 0)= 0)
XeFXeF
44
II
33
--
PClPCl
55
MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES ( μμμμμ μμμ= 0)= 0)GEOMETRÍA MOLECULAR

5. 31/05/2011
5
MMoléculas diatómicas que presentan un enlace polar.
HFHF
HClHCl
MMoléculas poliatómicas que contienen enlaces polares y/o
pares de electrones libres distribuidos de manera tal que no se no se
cancelan entre sí.cancelan entre sí.
Ejemplos:
Ejemplo:
MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES ( μμμμμ μμμ≠≠0)0)
HH
22OO
IFIF
55
CHClCHCl
33
BrFBrF
33
MOLÉCULAS POLARES (MOLÉCULAS POLARES ( μμμμμ μμμ≠≠0)0)
NHNH
33
NFNF
33
Moléculas DiatómicasMoléculas Diatómicas
Moléculas PoliatómicasMoléculas Poliatómicas::para determinar su polaridad se
debe conocer su geometría moleculargeometría molecular. .
Enlace no polar
Molécula no-polar
Enlace polar
Moléculapolar
Se debe considerar:
oPolaridad y posición relativa de los enlaces.
oPresencia de e- libres y su distribución espacial.
EN RESUMEN:EN RESUMEN: GEOMETRÍA MOLECULAR
MMEnlaces polares y molécula polar (Enlaces polares y molécula polar (μμμμ≠ 0)
MMEnlaces no polares y molécula no polar (Enlaces no polares y molécula no polar (μμμμ= 0)
II
33
--
MMEnlaces no polares y molécula polar (Enlaces no polares y molécula polar (μμμμ≠ 0)
O
3
NO
2, NH
3, H
2O, SCl
4, BrF
5, ICl
3
MMEnlaces polares y molécula no polar (Enlaces polares y molécula no polar (μμμμ= 0)
CO
2, BF
3, CCl
4, SO
3, PCl
5, SF
6
Ejemplos:Ejemplos:
GEOMETRÍA MOLECULAR
Enlaces múltiples
Modelo RPENV: no distingue diferentes enlaces
son pares de electrones compartidos (1,2 o 3)
Teoría de Enlace de Valencia : Distintos tipos de enlace
Enlace σσσσ: traslape o solapamiento frontalde los
orbitales atómicos
Enlace ππππ: traslape o solapamiento lateral de los
orbitales atómicos
Los Los orbitales híbridosorbitales híbridossólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ
En los enlaces En los enlaces ππππparticipan orbitales py d(presentan
lóbulos)
Los orbitales Los orbitales sssólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ
GEOMETRÍA MOLECULAR
Región de solapamiento
Enlaces sigma
1s1s 1s1s
Región de
solapamiento
H-H
H-Cl Cl-Cl

6. 31/05/2011
6
GEOMETRÍA MOLECULAR
n p np
Eje internuclear
Enlace ππππ
Enlace simple (OE=1): 1 enlace σσσσ
Enlace doble (OE=2): 1 enlace σσσσ+ 1 enlace ππππ
Enlace triple (OE=3): 1 enlace σσσσ+ 2 enlaces ππππ
Enlace de cualquier orden → 1enlace σσσσ→ 1orbital híbrido
Unadensidad electrónica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Eteno
Cada C tiene hibridación
sp
2
GEOMETRÍA MOLECULAR
H-C≡≡≡≡C-H
Etino (o acetileno)
Hibridación
de cada
carbono
sp
COCO
22
GEOMETRÍA MOLECULAR
Estructura de Lewis
Nº de pares
de electrones
Nº de densidades
electrónicas
Geometría de
pares de electrones
Tipo de orbitales híbridos
Geometría de hibridación
GEOMETRÍA MOLECULAR
Polaridad
Tipo de enlaces
(sigma y pi)
RPENV TEV