POLARIDAD Y FUERZAS MOLECULARES QUÍMICA GENERAL

1. Profesor : Dante Castillo C.
Curso : Química Grado: 5 Sec.
“BELLA UNIÓN”
INSTITUCIÓN EDUCATIVA PRIVADA
POLARIDAD Y FUERZAS
MOLECULARES

2. GEOMETRÍA MOLECULAR
5° DE SECUNDARIA

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I. OBJETIVOS
Analizar la influencia de la geometría molecular
en la polaridad de las moléculas.
Comprender la relación entre la polaridad de las moléculas con el
tipo de fuerzas intermoleculares.
Analizar la influencia de las fuerzas intermoleculares en la
justificación de las propiedades físicas de los sustancias moleculares.
Comprender cuando al mezclar dos o más sustancias serán miscibles
o solubles; ó tal vez inmiscibles o insolubles.
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4. II. INTRODUCIÓN Y CONCEPTO
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Observemos la estructura Lewis del agua …en ambos casos, se verifica que el átomo de oxígeno es estable
(con 8 𝑒− ) y el átomo de hidrógeno es estable (con 2 𝑒− ).
𝑣𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙
Estructura 1 Estructura 2
Sin embargo toda sustancia tiene una
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DEFINIDA
Al juntarse con aceite,
se disuelven formando
Al juntarse con aceite, no
se disuelven formando
una mezcla homogénea. una mezcla heterogénea.
Por tanto, la estructura 2 tiene mayor coherencia con las propiedades físicas del agua.
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MOLÉCULA
 Es la partícula más pequeña que conserva la identidad de una sustancia covalente. En
general las moléculas se encuentran formadas por dos o más átomos covalentemente
unidos , los átomos que forman las moléculas pueden ser iguales o distintos.
 Los gases nobles son moléculas monoatómicas.
Ejemplos:
BeH2, AlCl3
. , CH4, H2O
He, O2, Cl2, O3, N2
Moléculas eléctricamente neutras
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 ¿QUÉ ES LA GEOMETRÍA MOLECULAR (GM)?
 Se refiere al arreglo o disposición espacial
(tridimensional) que adoptan los átomos
entorno a un átomo central de una molécula
(sustancia covalente).
 La GM influye en sus propiedades físicas
(solubilidad, actividad óptica, etc) y químicas
(reactividad, velocidad de reacción, etc).
Cl
Cl
Cl
Al
C
H
H
H
H
Be H
BeH2 (lineal)
H
Para predecir la geometría
molecular (GM) se utiliza el
modelo de la Repulsión de
los Pares Electrónicos de la
Capa de Valencia (RPECV).
AlCl3 (trigonal)
CH4 (tetraédrico)
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8. III. MODELO DE REPULSIÓN DE
LOS PARES ELECTRÓNICOS DE
LA CAPA DE VALENCIA (RPECV)
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¿Qué establece el modelo de Repulsión de Pares
Electrónicos de la Capa de Valencia (RPECV)?
 Fue desarrollado en 1957 por Ronald Gillespie y
Ronald Nyholm, es un modelo práctico y eficiente, el
cual establece que la disposición espacial de los
átomos es generar una estructura molecular de
mínima energía, lo cual se alcanzará cuando se
genere la mínima repulsión eléctrica entre los pares
de electrones.
Ronald J. Gillespie Ronald S. Nyholm
 El modelo de RPECV toma en cuenta dos reglas generales:
REGLA 1: Máxima separación entre los pares electrónicos del átomo central ( ya sea pares enlazantes
y/o pares no enlazantes), de tal forma que la repulsión eléctrica entre ellos sea mínima.
Ejemplo: Analicemos el 𝐵𝑒𝐻2
No metal (I A)
(II A) metal 𝑣𝑎
El berilio es estable (con 4 𝑒− ) y el
𝑣𝑎
hidrógeno es estable (con 2 𝑒− ).
TEN PRESENTE:
ÁTOMO CENTRAL
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Estudiantes, podríamos proponer 2 posibles estructuras:
Estructura 1 Estructura 2
Ángulo (𝑎) de separación
entre los pares
electrónicos enlazantes
¿En que estructura habrá mayor repulsión eléctrica entre los 2 pares enlazantes?
Recuerda: negativo con negativo se repelen
Par enlazante
Repulsión eléctrica entre
pares electrónicos
enlazantes
FEL
FEL
FEL
FEL
𝛼 = 180°
(GM: LINEAL)
Mayor repulsión eléctrica
Luego, la geometría molecular
(GM) más estable para el 𝐵𝑒𝐻2
será:
Por fines prácticos de los
enlaces doble (=) y triple
(≡) se consideran solo el
enlace sigma (𝝈).
𝛼 < 180° 𝛼 = 180°
Menor repulsión eléctrica
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Geometría molecular (GM) considerando el átomo central sin pares electrónicos solitarios o libres
N° de pares de electrones
del átomo central
Geometría molecular
(GM)
Ángulo de
enlace
Ejemplos
2
Lineal
180°
3 Trigonal
planar
120°
4
Tetraédrica
109,5°
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>
REGLA 2: La intensidad de la fuerza eléctrica de repulsión entre pares electrónicos.
Conclusión: la repulsión entre orbitales con pares no enlazantes (o pares solitarios) ocupan mayor espacio.
Ejemplo: Interpretemos la formación de los ángulos de enlace en el CO2, SO2, H2S.
180°
119°
 Hay repulsión PE-PE
 Hay repulsión PS-PE (predomina)
92°
 Hay repulsión PE-PE
 Hay repulsión PS-PE
 Hay repulsión PS-PS (predomina)
 Solo hay repulsión PE-PE
En ángulo de enlace
disminuye por la mayor
repulsión con los pares
no enlazantes.
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Geometría molecular considerando que el átomo central presente uno o más pares solitarios.
Fórmula
molecular
N° total de
pares de
electrones
N° de pares
enlazantes
N° de pares
solitarios
Geometría molecular
(GM)
3 2 1 Angular
4 3 1 Piramidal
4 2 2 Angular
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¡ES MOMENTO DE PRACTICAR ESTUDIANTE!
Átomo central
 Tiene 4 pares de electrones
(2 pares enlazante y 2 pares solitarios)
GM: ANGULAR
Átomo central
 Tiene 3 pares de electrones
enlazantes
GM: TRIGONAL PLANAR
Átomo central
 Tiene 4 pares de electrones
(3 pares enlazantes y 1 par solitario)
GM: PIRAMIDAL
 Tiene 3 pares de electrones
(2 pares enlazantes y 1 par solitario)
GM: ANGULAR
 Tiene 2 pares de electrones
enlazantes
GM: LINEAL
Átomo central
Átomo central
Átomo central
 Tiene 3 pares de electrones
enlazantes
GM: TRIGONAL PLANAR
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15. III. POLARIDAD DE MOLÉCULAS
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EXPERIMENTO. Si abrimos un poco la llave del
caño, el agua (eléctricamente neutra) se
desplazará en trayectoria vertical hacia abajo
por la fuerza de gravedad.
Pero… ¿qué le sucede si le aproximamos un cuerpo electrizado?
+ ++
+
+
+ +
+
Globo
electrizado
Peine
electrizado
¿Cómo se
explica esto?
eléctricos ello se debe
CONCLUSION: Si la molécula de agua es orientada por campos
necesariamente a que la sustancia agua también tiene naturaleza dipolar.
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La explicación de la reorientación o desviación del chorro de agua
se debe a un principio físico: cargas eléctricas opuestas se atraen.
+
+ +
+ +
+ +
- -
-- -
- -
Barra
electrizada
Barra
electrizada
CONCLUSION: La molécula de agua es polar, es decir presenta un pequeño dipolo.
Predomina el extremo
positivo (𝛿 +) del agua
apunta hacia la placa
negativa.
Predomina el extremo
negativo (𝛿 −) del
agua apunta hacia la
placa positiva.
𝜹 + 𝜹 −
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 MOLÉCULA POLAR
 La molécula polar no tiene simetría (asimétrica)
respecto del átomo central, razón por la cual el centro
de cargas positiva (𝛿 +) y el centro de cargas negativas
(𝛿 −) están separados, generando así el dipolo.
 Las moléculas polares se orientan o alinean dentro de
un campo eléctrico externo.
Regla práctica para reconocer una
molécula polar:
 Cuando el átomo central tiene pares
solitarios.
 Angular.
 Piramidal.
 Diatómica heteronuclear.
 Cuando el átomo central no tiene pares
solitarios pero esta unido a átomos de
elemento diferente.
𝜹 − 𝜹 + Geometría asimétrica
ESTUDIANTE
PRACTIQUEMOS:
Molécula piramidal
Molécula polar
Molécula angular
Molécula polar
Diatómica heteronuclear
Molécula polar
Átomo central
Átomo central unido a átomos
de elemento diferente
Molécula polar
Átomo central unido a átomos
de elemento diferente
Molécula polar
Átomo central unido a átomos
de elemento diferente
Molécula polar
Átomo central
Átomo central
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 MOLECULA NO POLAR (APOLAR)
 La molécula apolar presenta simetría respecto del átomo
central, por tal razón el centro de cargas positiva (𝛿 +) y el
centro de cargas negativas (𝛿 −) coinciden en un mismo
punto y se anulan mutuamente.
 Las moléculas apolares no se orientan o alinean dentro de
un campo eléctrico externo.
Regla práctica para reconocer una
molécula apolar:
a átomos del
solitarios y esta unido
mismo elemento.
• Lineal
• Trigonal planar
• Tetraédrica
• Diatómica homonuclear
• Hidrocarburos
• Gas noble
Geometría simétrica
• Cuando el átomo central no tiene pares
Diatómica homonuclear
Molécula apolar
Hidrocarburo
Molécula apolar Molécula lineal
Molécula apolar
FUTURO SAN MARQUINO
A PRACTICAR:
Molécula tetraédrica
Molécula apolar
Gas noble
Molécula apolar
Molécula trigonal planar
Molécula apolar
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¡OJO!  Si una molécula tiene enlaces polares, no
necesariamente toda la molécula será polar.
 Si una molécula tiene enlaces apolares, no
necesariamente toda la molécula será apolar.
Enlaces polares Enlacesapolares
Molécula lineal
Molécula apolar Molécula angular
Molécula polar
Tehaz preguntado ¿Por qué algunas sustancias
diferentes si se disuelven y otras no?
Ejemplo 1:
Agua
Aceite
Ejemplo 2:
Agua + acetona
Precisamente el tema de polaridad de moléculas
da respuesta a este fenómeno:
 Las sustancias que no son semejantes no
se disuelven (polar con apolar), forman
mezclas heterogéneas.
 Solo las sustancias semejantes se disuelven
entre sí, formando mezclas homogéneas
(polar con polar y apolar con apolar).
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¡Verifiquemos!
Ejemplo 2:
AGUA
Molécula angular
Molécula polar
Ejemplo 1:
Molécula polar
AGUA ACEITE
Molécula angular LUBRICANTE
CxHy
Hidrocarburo
Molécula apolar
ACETONA
Átomo central unido a
átomos de elemento
diferente
Molécula polar
OTROS EJEMPLOS:
AGUA
Molécula angular
Molécula polar
METANOL
Molécula asimétrica
Molécula polar
DISULFURO DE
CARBONO
Molécula lineal
Molécula apolar
C6H6
BENCENO
Hidrocarburo
Molécula apolar
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22. C R E E M O S E N L A E X I G E N C I A
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Stephanie Kwolek (1923-2014)
Química inventora del Kevlar, una fibra que es
más resistente que el acero, se lo utiliza en la
elaboración de chalecos antibalas, paracaídas,
casco de seguridad, material deportivo, etc.
Ha logrado así salvar miles de vidas.
Stephanie Kwolek
“Para inventar recurrí a mi conocimiento,
intuición, creatividad, experiencia, sentido común,
perseverancia, flexibilidad y al trabajo duro”.
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