QUIMICA INORGANICAQU 214-B

Profesor: Ing. Genaro Rodríguez Carbajal

Periodo Académico: 2013-1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

ESTREOQUIMICA DE LA MOLECULA AISLADA

El estudio se apoya en la Teoría de Repulsion del Par Electrónico de Valencia (TRPEV) y determina la estereoquímica de las especies y agregados moleculares

La TRPEV, fue desarrollada por Sidgwick y Powell en 1940 y mejorada por Gillespie y Nyholm en 1957.

Se basa en en que los pares electrónicos que rodean el Átomo central, tal como los pares solitarios (o no Enlazantes) buscan una mejor repulsión determinando La estructura de la especie involucrada.

REPRESENTACION: MLnEr

M : Atomo Central al cual están unidos los LigandosL ó X : Ligandos, Atomos enlazados al átomo centraln : Número de pares enlazantes del ligandoE : Par solitario de electrones no enlazantesr : Número de pares solitarios(n + r) : ”Carga Puntual”, determina la estructura de la molécula.EJEMPLOS:

CO2 SO2

AX3

Arreglo Tetraédrico

X : Par de Enlace o Enlazante E : Par Solitario, No enlazante

Arreglo Pentagonal

Orden de Repulsión: PS : Par solitario, No enlazantesPX : Par ligantes, Enlazante

PS-PS (x) > PS-PX(y) > PX-PX (z)

Arreglo (1) Arreglo (2)

El par S interactua con 2 atomos X El par S interactua 3 atomos X

El primer arreglo es más estable que el segundo, por tener menor repulsion

axiales (a) , ecuatoriales (e)

90º

> > 180 º120 º

S

S

OTROS ARREGLOS PENTAGONALES

Muestra que los pares electrónicos no ligantes deben ocupar un lugar preferentemente en el plano ecuatorial

Preguntas: a) Para el ClF3, de las posibles estructuras, cual es la más

estable?, justifique. b) Para el SF4, cual es la estructura más estable?, justifique.

(E par solitario)

Arreglo Octaédrico

Casos: a) De ligazón simple

b) De ligazón múltiple

a) b)

ESTRUCTURA DE MOLECULAS

n + rHíbri-

do

Nº PS Molécula

Estructura Ejemplos

2 sp 0 ML2 Lineal BeCl2

CO2, HCN

3 sp2 0

1

ML3

ML2E1

Pln trgnl

Angular

BF3

SnCl2

4 sp3 0

1

2

ML4MML3E1

ML2E2

Tetraedro

Prmd trgnlAngular en V

CCl4

NH3

H20

n + rHíbri-

do

Nº PS Molécula

Estructura Ejemplos

5 sp3d 0

1

2

3

ML5

ML4E1

ML3E2

ML2E3

Bipirámide trgnl

Tipo SF4

En T

Lineal

PCl5, SbF5

SF4

ClF3

XeF2

6 d2sp3 0

1

2

ML6

ML5E1

ML4E2

Octaedro

Prmdl cdrd

Pln cdrd

BF3

SnCl2

X2F4

ESTRUCTURA DE MOLECULAS

SeF62- y TeCl6

2- , Son octaédricos a pesar del par no compartido del Se y Te, los llama esteoquiométricamente inertes. Shriver y Atkins, pag 47.

SIMETRIA • Para contener un elemento de simetría dado, una

molécula debe tener exactamente la misma apariencia tanto antes como después de la operación de simetría.

• Los conceptos de simetría pueden ser extremadamente útiles en química.

• Con la simetría se puede predecir el espectro infrarojo, los tipos de orbitales usados en los enlaces, predecir la actividad óptica, interpretar el espectro electrónico y por consiguiente obtener propiedades que se deriven.

Pag 196, Shriver & Atkins.

Elementos y Operaciones de simetría

• Todas las moléculas pueden ser descritas en términos de su simetría, aún cuando sea para decir que no tiene simetría.

• Elementos de simetría: - planos espejos, - ejes de rotación y - centros de inversión.

• Operación de simetría :- La reflexión,

- rotación o - inversión

EJEMPLOS

Angulo de Rotación Operación de Simetría

Rotaciones del CHCl3

Rotaciones de un cristal de nieve

OPERACIONES DE SIMETRIA

INVERSION

REFLEXION

No tiene Centro de Inversión

Centro de Inversión

ROTACION IMPROPIA

Primer S4

Segundo S4

Ang de Rot Op de Simetría

Ejemplos de Operaciones de Simetría

OPERACIONES Y ELEMENTOS DE SIMETRIAOperación de Simetría

Elemento de Simetría

Ejem.

OPERACIONES Y ELEMENTOS DE SIMETRIA

OPERACIONES Y ELEMENTOS DE SIMETRIA

ARBOL DE DECISIONES

Composición de algunos grupos comunes

APLICACIONES DE SIMETRIA

GRUPOS PUNTUALES 

Cada molécula tiene un juego de operaciones de simetría que describe toda la simetría de la molécula. Este juego de operaciones de simetría es llamado el grupo puntual de la molécula.

La teoría de grupos es el tratamiento matemático de las propiedades de los grupos y puede ser usado para hallar los orbitales moleculares, vibraciones y otras propiedades moleculares.

Grupos de alta y baja simetría

• Baja simetría: Los grupos de baja simetría tienen pocas o ninguna operación de simetría. Si identificacion en tablas es directa.

Alta simetría: Los grupos de alta simetría tienen muchas operaciones de simetría. Casos como:

- el tetraedral, - octaedral,- lineal- icosaedral

 

GRUPO DE BAJA SIMETRIA

Grupo Simetría Ejemplos

Grupos de Alta SimetriaTetraedral (Td): La mayoría (pero no todas) las

moléculas de este grupo tienen; 4 ejes C3, 3 ejes C2, 3 ejes S4 y seis planos espejo. No tienen ejes C4, ej, CH4.

  Octaedral (Oh): Tienen centro de inversión, cuatro

ejes C3, tres ejes C4 y otros elementos que hacen un total de 48 elementos de simetría. Un ejemplo es el SF6

 Rotación vertical Infinita (Cv): son lineales con un

número infinito de rotaciones y un mínimo infinito de planos de reflexión que contiene al eje de rotación. No tienen centro de inversión.

Rotación infinita y reflexión horizontal (Dh).- Estas moléculas son lineales, con un número infinito de rotaciones y un número infinito de planos de reflexión conteniendo el eje de rotación. También tienen ejes C2 perpendiculares y un plano de reflexión perpendicular. Ej C2H4.

 Icosaedral (Ih): Las estructuras icosaédricas son reconocidas por sus

seis ejes C5, así como muchas otras operaciones de simetría: 120 en total!. Un ejemplo es el B12H12

-2, con BH en cada vértice del icosaedro.

 Además hay 4 grupos (T, Th, O e I) que son hallados muy raramente

en la naturaleza.

 DISIMETRÍA:  Muchas moléculares no pueden ser superpuestas en su imagen

reflejadas en el espejo. Estas moléculas son denominadas disimétricas. Ej

CBrClFI,Las manos de una persona.

GRUPO DE ALTA SIMETRIA

EJEMPLOS DE GRUPOS PUNTUALES

El Eje de rotación principal es el que iene el mayor Cn

PROPUESTAS1. Grafique la variación de electronegatividades de Pauling con respecto al número atómico.2. Determine la carga nuclear efectiva Z* en el Zinc (Z=0) para un electrón 4s. Si la electronegatividad de Allred y Rochow está dada por X = 0,359 (Z*/r2) + 0,744. Calcular la Electronegatividad del Zinc, que tiene radio covalente de 1,25 Aº.3. Calcular la carga nuclear efectiva Z* que se ejerce sobre un electrón que se debe separar del ion Cr2+ para convertirlo en un ion Cr3+ (ZCr = 24)4. La relación entre la electronegatividd de Pauling (Xp) y la de Sandersón (S) es Xp=(0,77+0,21S)2. Calcular las electronegatividades del Nitrógeno (Z=7), si el radio covalente no polar es 75 pm el DEM =z/4,19r3 y el DEI = 0,9E-065. Una muestra de mineral radiactivo en un contador geiger da una lectura de 3250 cuentas por minuto el día 2 de mayo a las 2 p.m., la lectura ha disminuido en un 20%. Calcular:a) LA constante de desintegración en des/minb) La vida media del mineral radiactivo, en días.6. Cuanto es el Consumo de uranio-235 fisionable en 24 horas de operación de un Reactor de Potencia 10 MW(t).7. Explique las procedencias de las electronegatividades Xp, XM, S, XAR, .