Post on 20-Nov-2015
EL ENLACE QUMICO Carlos Alberto Bejarano
MECNICA CUNTICA
El modelo de Bohr NO explicaba los espectros de emisin de los tomos con
mas de un electrn y cuando a estos se les aplicaba un campo magntico.
Principio de Incertidumbre de Heisenberg
Es imposible determinar con certeza el momento p (definido como la masa
por la velocidad) y la posicin de una partcula simultneamente.
Donde son las incertidumbres en la mediciones de la posicin y el momento.
NMEROS CUNTICOS
NMEROS CUNTICOS El modelo mecnico-cuntico precisa cuatro nmeros cunticos para describir
los orbitales atmicos y los electrones que estn en ellos.
NMERO CUNTICO PRINCIPAL ()
Distancia promedio del electrn al ncleo en determinado orbital.
a mayor , mayor ser la distancia y el orbital ser mas grande Describe la Energa del Orbital.
Puede tomar valores enteros de 1,2,3.etc.
NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO DE MOMENTO ANGULAR ()
Expresa la Forma del Orbital.
Los valores de dependen de . Para cierto valor de , tiene todos los valores enteros posibles desde
0 hasta .
= entonces = = =
= entonces = = =
=
0 1 2 3 4 5
Nombre del Orbital s p d f g h
NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO MAGNTICO ()
Describe la Orientacin del Orbital en el espacio.
Dentro de un subnivel , el valor de , depende del valor que tenga el nmero cuntico del momento angular .
Para cierto valor de , existen + valores enteros de , ( + ), + + , +
Si = entonces () + = , es decir existen 3 posibilidades , ,
El nmero de valores que tenga , indica el nmero de ORBITALES presentes en un subnivel con cierto valor de .
NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO MAGNTICO ()
Si = y = , Los valores de y indican que tiene un subnivel y tres orbitales (puesto que hay tres valores de : , , )
Ejemplo
NMEROS CUNTICOS NMERO CUNTICO DE ESPN DEL ELECTRN ()
Cuando una carga gira se genera un campo magntico.
El electrn se comporta como un imn
ORBITALES ATMICOS
Regin del espacio alrededor del ncleo donde hay la mxima
probabilidad de encontrar un electrn.
Nmero de
Orbitales Designacin de los Orbitales Atmicos
1 0 0 1 1s
2 0 1
0 -1, 0, 1
1 3
2s 2px , 2py , 2pz
3 0 1 2
0 -1, 0, 1
-2, -1, 0, 1, 2
1 3 5
3s 3px , 3py , 3pz
3dxy , 3dyz , 3dxz ,3dx 2- y 2 ,3dz 2
. . . . .
Relacin entre los nmeros cunticos y los orbitales atmicos.
ORBITALES ATMICOS
ORBITALES s
Poseen una simetra esfrica alrededor del ncleo.
Su tamao aumenta con el incremento de . La densidad electrnica disminuye a medida que la distancia del ncleo
aumenta.
ORBITALES ATMICOS
ORBITALES p
Comienzan con el nmero Cuntico Principal = . Existen tres tipos de orbitales p. 2px , 2py , 2pz . Los subndices indican el eje de orientacin. Son idnticos en forma, tamao y energa.
Su tamao aumenta con el incremento de .
ORBITALES ATMICOS ORBITALES d
Comienzan con el nmero Cuntico Principal = . Existen cinco tipos de orbitales d. 3dxy , 3dyz , 3dxz ,3dx 2- y 2
,3dz 2
Son idnticos en forma, tamao y energa. Su tamao aumenta con el
incremento de .
CONFIGURACIN ELECTRNICA
La distribucin de los electrones en los subniveles y orbitales puede
representarse siguiendo el diagrama de Moeller.
Manera en que estn distribuidos los electrones entre los
distintos orbitales atmicos.
1s1 Nmero Cuntico
Principal
Electrones en el orbital o subnivel
Nmero Cuntico del
momento angular
H 1s1
Diagrama de Orbital
CONFIGURACIN ELECTRNICA
No es posible que dos electrones de un tomo tengan los mismos cuatro
nmeros cunticos.
Si dos electrones deben tener los mismos valores de , (mismo orbital), entonces deben tener distinto.
Solo dos electrones pueden coexistir en el mismo orbital, y deben
tener espines opuestos
He 1s2
PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULI
Espines apareados ANTIPARALELO.
Los efectos magnticos se cancelan y el tomo es
DIAMAGNTICO.
CONFIGURACIN ELECTRNICA
La distribucin electrnica mas estable en los subniveles es la
que tiene el mayor nmero de espines paralelos
C 1s2
REGLA DE HUND
2s2 2px 2py 2pz
CONFIGURACIN ELECTRNICA
Slo se pueden ocupar los orbitales con un mximo de dos
electrones, en orden creciente de energa orbital: los orbitales de
menor energa se llenan antes que los de mayor energa.
PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN (PRINCIPIO DE AUFBAU)
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d.sigue
Potasio K
Z=19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Cromo Cr
Z=19 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
4s1 3d5
CONFIGURACIN ELECTRNICA
Slo se pueden ocupar los orbitales con un mximo de dos
electrones, en orden creciente de energa orbital: los orbitales de
menor energa se llenan antes que los de mayor energa.
PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN (PRINCIPIO DE AUFBAU)
RELACIONES PERIDICAS
Efecto Pantalla.
Sobre los electrones ms externos de un tomo, es la atenuacin de la
fuerza atractiva neta sobre el electrn, debido a la presencia de otros
electrones en capas inferiores y del mismo nivel energtico.
CARGA NUCLEAR EFECTIVA
Es una barrera de electrones de un mismo nivel,
los cuales ejercen fuerzas de repulsin sobre
electrones de mayor nivel, disminuyendo as la
probabilidad de encontrar estos electrones en
niveles inferiores. Cada nivel produce efecto de
pantalla; a mayor nmero de electrones mayor
es el efecto de pantalla.
RELACIONES PERIDICAS
Mitad de la distancia entre dos ncleos de dos tomos metlicos
adyacentes
RADIO ATMICO
En los grupos, el radio atmico aumenta con el nmero atmico.
En los perodos disminuye al aumentar Z, hacia la derecha, debido a la
atraccin que ejerce el ncleo sobre los electrones de los orbitales ms
externos, disminuyendo as la distancia ncleo-electrn.
RELACIONES PERIDICAS
Capacidad de un tomo para atraer hacia s los electrones en un
enlace qumico
ELECTRONEGATIVIDAD EN
Linus Pauling. Escala de Pauling. Esta escala vara entre 0,7 para el
elemento menos electronegativo (francio) y 4,0 para el mayor (fluor).
Los valores de electronegatividad determinan el tipo de enlace que se
formar.
Covalente no polar: < , Covalente polar: , , Inico: > ,
ENLACES QUMICOS
Gilbert Lewis. Los tomos se combinan para alcanzar una configuracin
electrnica mas estable.
La mxima estabilidad se alcanza cuando un tomo es isoelectrnico con
un gas noble.
ESTRUCTURA DE LEWIS
Smbolo del elemento y un punto
por cada electrn de valencia.
Pares compartidos se representan
con pares de puntos o lneas.
Pares no compartidos se
representan con puntos.
ENLACES QUMICOS
Funciona bien para elementos del periodo 2 (2s y 2p)
REGLA DEL OCTETO
Un tomo diferente del hidrgeno tiende a formar enlaces hasta
que se rodea de ocho electrones de valencia
Una de dos o mas estructuras
de Lewis para una sola
molcula que no se puede
representar exactamente con
una sola estructura de Lewis
RESONANCIA
ENLACES QUMICOS REGLA DEL OCTETO
Excepciones a la regla del Octeto
OCTETO INCOMPLETO
ENLACES QUMICOS REGLA DEL OCTETO
Excepciones a la regla del Octeto
MOLCULAS CON NMERO IMPAR DE ELECTRONES
Las molculas con nmero impar de electrones, suelen llamarse
RADICALES. (Tienen un electrn desapareado muy reactivo)
ENLACES QUMICOS REGLA DEL OCTETO
Excepciones a la regla del Octeto
OCTETO EXPANDIDO
Los elementos del tercer periodo tienen orbitales 3d que pueden formar
enlaces (12 electrones)
ENLACES QUMICOS ENLACE IONICO
La fuerza o atraccin electrosttica que une a los iones en un compuesto
qumico se llama enlace inico.
Un tomo muy electropositivo (baja energa de ionizacin) y otro
fuertemente electronegativo (alta afinidad electrnica).
> ,
ENLACES QUMICOS
Enlace en el que dos electrones son compartidos por dos tomos.
Pueden ser sencillos (un par de electrones) o mltiples (comparten
mas de dos pares de electrones.
ENLACE COVALENTE
ENLACES QUMICOS
Los tomos presentan diferentes electronegatividades.
El de mayor EN atraer la densidad electrnica sobre el, generando
cargas.
, ,
ENLACE COVALENTE POLAR
ENLACES QUMICOS
Generalmente las molculas diatmicas que contienen tomos del mismo elemento presentan enlaces covalentes no polares o apolares.
Los tomos presentan las mismas electronegatividades por lo tanto NO hay desplazamiento de la densidad electrnica.
< ,
ENLACE COVALENTE APOLAR
ENLACES QUMICOS
Hay un desplazamiento de la densidad electrnica.
MOMENTO DIPOLAR
+
Donde denota una carga parcial
Momento dipolar es el producto de la carga por la distancia entre las cargas.
=
ENLACES QUMICOS
Molculas diatmicas con tomos diferentes (HCl, NO, CO), tienen
momento dipolar POLARES
Molculas diatmicas con tomos del mismo elemento (H2, Cl2 y F2),
NO presentan momento dipolar APOLARES
El momento dipolar de molculas con ms de tres tomos, est
determinado por la polaridad y la geometra.
MOMENTO DIPOLAR
ENLACES QUMICOS MOMENTO DIPOLAR
= , =
FUERZAS INTERMOLECULARES
FUERZAS DIPOLO DIPOLO: Son las fuerzas de atraccin entre las molculas polares.
FUERZAS ION DIPOLO : Son las fuerzas que atraen entre s a un ion (catin o anin) y a una molcula polar .
FUERZAS DE DISPERSIN: (Fuerzas de Van der Waals): Son las fuerzas de atraccin que se generan por los dipolos temporales inducidos en los tomos o molculas.
Son las principales responsables de las propiedades macroscpicas de la
materia (Ejemplo: punto de fusin y ebullicin) .
FUERZAS INTERMOLECULARES
PUENTES DE HIDRGENO: Un tomo de hidrgeno es enlazado a un
tomo muy electronegativo como el N, O, F. El hidrgeno posee una
carga positiva parcial y puede interactuar con otros tomos
electronegativos en otra molcula (nuevamente, con N, O o F).
ESTRUCTURA MOLECULAR
TEORA DE REPULSIN DEL PAR ELECTRNICO DE LA CAPA DE VALENCIA:
TRPECV
Predice la forma geomtrica que adopta una molcula poliatmica.
Se basa en la diferencia en estabilidad que confiere a una
determinada geometra la disposicin respectiva de los pares de
electrones, bien de enlace o bien no compartidos, que presente una
molcula.
Pares de electrones de valencia alrededor de un tomo se repelen
mutuamente.
ESTRUCTURA MOLECULAR
Explica la naturaleza de un enlace qumico en una molcula, en
trminos de las valencias atmicas.
Una molcula se forma a partir de la reaccin de los tomos, cuando
la energa potencial del sistema ha disminuido al mnimo.
El solapamiento de orbitales atmicos de los tomos participantes
forma un enlace qumico.
TEORA DEL ENLACE DE VALENCIA:
HIBRIDACIN
Combinacin de orbtales puros que se encuentran en un estado
basal y que al pasar a un estado excitado forman orbtales hbridos
equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio.
Se habla de hibridacin del carbono cuando existe un reacomodo de
electrones del mismo nivel de energa del orbital s al orbital p, con
el fin de que el orbital p tenga un electrn en "x", uno en "y" y uno
en "z" para formar la tetravalencia del carbono.
HIBRIDACIN
El carbono tiene en su ncleo 6 protones y 6 neutrones y est
rodeado por 6 electrones, distribuidos de la siguiente manera en
estado basal: 1s 2s 2px 2py 2pz (estado basal)
1s 2s 2px 2py 2pz (estado excitado).
HIBRIDACIN SP3:
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP3:
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP3: Formacin del Etano
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP2:
EL Carbono puede formar entre s enlaces dobles y triples,
denominados insaturaciones.
En los enlaces dobles, la hibridacin es sp2 debido a que ocurre
entre un orbital s y dos orbitales p, quedando un orbital p sin
hibridar.
Resultan orbitales hbridos sp2 y un orbital 2p que no cambia.
Los tres orbitales sp2 estn en un plano a 120 entre s; y el orbital
p restante queda perpendicular al plano sp2. Esta nueva estructura
se representa como: 1s (2sp) (2sp) (2sp) 2pz.
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP2:
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP2: Formacin del Eteno
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP:
El segundo tipo de insaturacin es el enlace triple que presenta
hibridacin sp: el carbono hibrida su orbital s con un orbital
p. Los dos orbitales p restantes no presentan hibridacin, y su
configuracin es: 1s 2(sp) 2(sp) 2py 2pz.
Los orbitales sp son lineales (estn a 180 uno de otro en el eje x),
mientras que los dos orbitales p restantes son perpendiculares;
estn en el eje y y el eje z
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP:
HIBRIDACIN
HIBRIDACIN SP: Formacin del Etino