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- 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 la geometría 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: solapamiento o traslape de 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 valencia del 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 sp2 1 orbital s 2 orbitales p Híbridos sp2 Todos juntos 3 orbitales híbridos sp2 2 orbitales sp Se hibridizan y forman 4 orbitales sp3 Híbridos sp3 todos juntos GEOMETRÍA MOLECULAR GEOMETRÍA MOLECULAR De la combinación de N orbitales atómicos se obtiene un grupo de N orbitales híbridos n p n s n sp n sp2 n sp3 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 PCl5 SF4 ClF 3 XeF2 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 SF6 BrF5 XeF4 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 CH4 Tetraédrica Tetraédrica 109.5º NH3 Piramidal 107.3º H2O 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 CO2 ? Geometría de la hibridación del BF3, NO2? G.M.=Trigonal plana G.M.= Angular NONO22 LinealLineal Trigonal plana G.M.= LinealG.M.= Lineal GEOMETRÍA MOLECULAR Geometría de la hibridación del CH4, NH3, H2O ?: G.M.Tetraédrica G.M.=Pirámide trigonal G.M.=Angular CH4 NHNH3 H2O TetraédricaTetraédrica GEOMETRÍA MOLECULAR Geometría de la hibridación: Bipirámide trigonal PCl5 BalancínBalancín Tetraedro distorsionadoTetraedro distorsionado SF4 Forma de T Lineal XeF2ClF3 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 XeFXeF44 BrFBrF55SFSF66 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 deUnidad de µµµµ: Debye (D) = 3,34x10= 3,34x10--3030 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 ClH ClCl ClCl Cl δδδδδδδδ++ δδδδδδδδ-- µµµµ ≠ 0µµµµ = 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.. COCO22 Moléculas diatómicas que no contienen enlaces polares. Ej: F2, H2, N2, O2 etc. Ejemplos: BClBCl33 SFSF66 ClCl44CC a b C b + c b + c + a = 0 MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ = 0)= 0) XeFXeF44 II33 -- PClPCl55 MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ = 0)= 0)GEOMETRÍA MOLECULAR
- 5. 31/05/2011 5 Moléculas diatómicas que presentan un enlace polar. HFHF HClHCl Moléculas poliatómicas que contienen enlaces polares y/o pares de electrones libres distribuidos de manera tal que no seno se cancelan entre sí.cancelan entre sí. Ejemplos: Ejemplo: MOLÉCULAS NO POLARES (MOLÉCULAS NO POLARES (µµµµµµµµ ≠≠0)0) HH22OO IFIF55 CHClCHCl33 BrFBrF33 MOLÉCULAS POLARES (MOLÉCULAS POLARES (µµµµµµµµ ≠≠0)0) NHNH33 NFNF33 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 Molécula polar Se debe considerar: Polaridad y posición relativa de los enlaces. Presencia de e- libres y su distribución espacial. EN RESUMEN:EN RESUMEN: GEOMETRÍA MOLECULAR Enlaces polares y molécula polar (Enlaces polares y molécula polar (µµµµ ≠ 0) Enlaces no polares y molécula no polar (Enlaces no polares y molécula no polar (µµµµ = 0) II33 -- Enlaces no polares y molécula polar (Enlaces no polares y molécula polar (µµµµ ≠ 0) O3 NO2, NH3, H2O, SCl4, BrF5, ICl3 Enlaces polares y molécula no polar (Enlaces polares y molécula no polar (µµµµ = 0) CO2, BF3, CCl4, SO3, PCl5, SF6 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 frontal de los orbitales atómicos Enlace ππππ: traslape o solapamiento lateral de los orbitales atómicos LosLos orbitales híbridosorbitales híbridos sólo participan de enlacessólo participan de enlaces σσσσ En los enlacesEn los enlaces ππππ participan orbitales p y d (presentan lóbulos) Los orbitalesLos orbitales ss sólo participan de enlacessólo 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 n p 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 → 1 enlace σσσσ → 1 orbital híbrido Una densidad electrónica GEOMETRÍA MOLECULAR Eteno Cada C tiene hibridación sp2 GEOMETRÍA MOLECULAR H-C≡≡≡≡C-H Etino (o acetileno) Hibridación de cada carbono sp COCO22 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