GEOMETRÍA MOLECULAR
Enviado por vinilo • 4 de Mayo de 2013 • Examen • 2.184 Palabras (9 Páginas) • 582 Visitas
GEOMETRÍA MOLECULAR
Lic. Lidia Iñigo
Hemos dicho al estudiar uniones químicas que un enlace covalente es polar cuando existe
cierta diferencia de electronegatividad entre los átomos que se unen. La magnitud que mide la
polaridad de un enlace o de una molécula como un todo es el momento dipolar (μ) y la unidad en
que se mide es el Debye (D). El momento dipolar es igual a la fracción de carga que se separa por
la distancia de separación: μ = q . d; pero es una magnitud vectorial, o sea que es un vector que
tiene módulo, dirección y sentido.
Si una molécula es diatómica y por lo tanto tiene un solo enlace, su polaridad es
directamente la polaridad de dicho enlace.
Si el enlace es no polar como en el cloro la molécula es no polar:
Si el enlace es polar como en el caso del cloruro de hidrógeno la molécula es polar. Cuando
existe esta polaridad hay una separación de una fracción de carga, y se forma un dipolo:
δ−
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δ+
¿Cuál será la geometría de una molécula diatómica?
Cuando una molécula tiene más de una unión, el momento dipolar de la molécula es la
suma de los momentos dipolares de todas las uniones. Pero esa suma no es una suma escalar,
sino que es una suma vectorial.
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¿ Recordás como se suman vectores?
Cuando se suman vectores el módulo y la dirección del vector suma depende del ángulo
que estén formando dichos vectores. Por lo tanto, el momento dipolar total de una molécula con
más de una unión depende de la disposición en el espacio de dichas uniones. Para conocer dicha
disposición espacial necesitamos conocer la geometría de la molécula.
Existen formas experimentales que permiten determinar la geometría de una molécula, y
teorías que permiten predecirla. En este curso veremos una teoría muy sencilla que permite
predecir la geometría tanto de moléculas como de iones poliatómicos. Es la teoría de repulsión
de pares de electrones de valencia (TRePEV). Esta teoría se basa en cuatro postulados:
1o ) El factor más importante que determina la geometría de una molécula son los
pares de electrones de valencia (de la CEE) de los átomos involucrados en las uniones.
Como veremos solamente casos en los que existe un átomo central, lo que determinará la
geometría son los pares de electrones de valencia de ese átomo central, no los pares de
electrones de valencia de los átomos que lo están rodeando.
2o ) Dichos pares de electrones se distribuyen en el espacio de manera tal que la
distancia entre ellos sea la máxima posible (lo más lejos posible) para que la repulsión
entre ellos sea la mínima posible.
3o ) Los pares de electrones no compartidos o libres (que no forman uniones)
“ocupan” más espacio que los pares compartidos. Esto hace que el ángulo de enlace entre
los pares compartidos se achique.
4o ) A los efectos de determinar la geometría, las uniones múltiples (dobles o
triples) se deben considerar como si fueran simples (como si se compartiera un solo par de
electrones).
Teniendo en cuenta los postulados de TRePEV podemos predecir en general, no en todos
los casos, y de una forma bastante satisfactoria la geometría de diversas moléculas.
Veamos primero los ejemplos en los que todos los pares de electrones del átomo central
están compartidos.
Los electrones de valencia son precisamente los que se ponen en las fórmulas de Lewis,
por eso debemos partir de la misma.
(Te proponemos en los ejemplos siguientes intentar escribir la fórmula de Lewis antes de ver su
resolución)
Ejemplo 1: cloruro de berilio BeCl2
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Escribir la fórmula de Lewis del BeCl2
Hay dos cosas que deben llamarte la atención sobre esta fórmula de Lewis,
¿cuáles son?
El berilio, átomo central, posee dos pares de electrones compartidos. Según el segundo
postulado lo más lejos que pueden disponerse en el espacio es en forma lineal, o sea formando un
ángulo de 180o.
Ver animación
Su geometría, tanto la electrónica (GE) como la molecular (GM), es LINEAL. Podrás
apreciar mejor la diferencia entre GE y GM cuando veamos los casos en que quedan pares de
electrones sin compartir.
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¿Qué podés decir con respecto a la polaridad de la molécula de BeCl2?
Ejemplo 2: trifluoruro de boro BF3
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Escribir la fórmula de Lewis del BF3
Nuevamente estamos ante una excepción a la regla del octeto. El boro tiene 3 pares de
electrones compartidos. La forma de disponer esos tres pares de electrones lo más lejos posible es
hacia los vértices de un triángulo equilátero. Las tres uniones quedan en un plano. Esa geometría
se denomina PLANA TRIANGULAR y los ángulos entre los enlaces son de 120o. Nuevamente GE y
GM son iguales.
Ver animación
Los tres momentos dipolares de las uniones boro – flúor son iguales en módulo, pero al
estar dispuestos en el espacio en forma simétrica (existe un centro de simetría), su suma es igual
a cero. Es una molécula NO POLAR. Si no estás convencido, tomá un transportador y sumá tres
vectores, de igual módulo con el mismo punto de aplicación y que formen entre sí ángulos de
120o, utilizando la regla del paralelogramo.
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¿Qué pasaría si en lugar de BF3 tenemos BF2Cl?
Notá que podemos llegar a una molécula no polar teniendo uniones polares. Para esto
deben cumplirse dos condiciones, ¿cuáles son?
Ejemplo 3: metano CH4
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Escribir la fórmula de Lewis del CH4
El carbono, átomo central, tiene cuatro pares de electrones compartidos. La máxima
separación en el espacio de cuatro puntos respecto de uno central son los vértices de un tetraedro
regular, con un ángulo de 109,5o. Notá que esta separación es mayor que si los cuatro puntos
estuvieran en un plano, donde el ángulo sería de 90o.
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¿Qué es un tetraedro regular?
Para el metano entonces GE = GM = tetraédrica y los ángulos entre las uniones son de
109,5o.
Ver animación
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¿Cómo será la polaridad de la molécula de metano?
Muchas veces en los ejercicios se pide la justificación de una geometría. ¿Cómo
justificarías la geometría de los tres casos que vimos como ejemplo:
BeCl2 , BF3 y CH4 ?
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