Geometria Molecular 2011
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31/05/2011
1
Fórmula→ cantidad relativa de átomos de cada elemento
Estructura de Lewis → Esqueleto (en el plano)Tipo y número de enlacesPares libres (no enlazantes)
Compuestos covalentes → moléculas discretas
distribución de los átomos en el espacio
Geometría Molecular
GEOMETRÍA MOLECULARGEOMETRÍA MOLECULAR
Algunos poliedrosAlgunos poliedrosOctaedroOctaedro
TetraedroBipirámide 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 4Distribución Lineal Trigonal TetraédricaGeométrica: plana
Nº de pares de e-: 5 6Distribución: Bipiramidal trigonal Octaédrica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Modelo RPENVEnlace: 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
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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 spn sp2
n sp3
Habrá tantos orbitales híbridos como densidades electrónicas(δδδδe) alrededor del átomo central
Una δδδδeUn 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
Trigonalplana
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
DensidadesDensidadeselectrónicaselectrónicas
3 1
2 2
Ejemplo
Tetraédrica
OrbitalesOrbitales
atómicosatómicos
spppsppp
GEOMETRÍA MOLECULAR
Bipirámide trigonalBipirámide
trigonal
Balancín o tetraedro distorsionado
Forma de T
5 PCl5
SF4
ClF3
XeF2
5 0
4 1
3 2
2 3
Lineal
spppdspppd
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GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometrías derivadas de la Bipirámide Trigonal
Par libre →
Tetraedro distorsionado Balancín o sube y baja
GEOMETRÍA MOLECULAR
OctaédricaOctaédrica
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 geométricosregulares 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
BalancínBalancínTetraedro distorsionado Tetraedro distorsionado
SF4
Forma de T Lineal
XeF2ClF3
Bipirámide Trigonal
31/05/2011
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GEOMETRÍA MOLECULAR
Geometría de la hibridación:
G.M.=Cuadrada planaG.M.=Cuadrada plana
G:M:=Pirámide de baseG:M:=Pirámide de basecuadradacuadrada
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-
rLa magnitud del dipolo depende de los valores de Q y de rEstá 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 C1Å = 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 Clδδδδδδδδ+ + 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 opares libres queque sese cancelancancelan..
COCO22
� Moléculas diatómicas que no contienen enlaces polares.Ej: F2, H2, N2, O2 etc.
Ejemplos:BClBCl33
SFSF66
ClCl44CC
ab 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
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� Moléculas diatómicas que presentan un enlace polar.
HFHFHClHCl
� Moléculas 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 (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 enlacesson 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
Los Los orbitales híbridosorbitales híbridos sólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ
En los enlaces En los enlaces ππππ participan orbitales p y d (presentan lóbulos)
Los orbitales Los orbitales ss sólo participan de enlaces sólo participan de enlaces σσσσ
GEOMETRÍA MOLECULAR
Región de solapamiento
Enlaces sigma1s1s 1s1s
Región de solapamiento
H-H
H-Cl Cl-Cl
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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 ππππEnlace de cualquier orden → 1 enlace σσσσ → 1 orbital híbrido
Una densidad electrónica
GEOMETRÍA MOLECULAR
Eteno
Cada C tiene hibridaciónsp2
GEOMETRÍA MOLECULAR
H-C≡≡≡≡C-H
Etino (o acetileno)
Hibridación de cada carbonosp
COCO22
GEOMETRÍA MOLECULAR
Estructura de Lewis
Nº de pares de electrones
Nº de densidadeselectrónicas
Geometría de pares de electrones
Tipo de orbitales híbridos
Geometría de hibridación
GEOMETRÍA MOLECULAR
Polaridad Tipo de enlaces (sigma y pi)
RPENV TEV