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guillermo
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Geometría Geometría MolecularMolecular
GEOMETRIA MOLECULAR
•Es la disposición de los átomos en el espacio.•El tamaño, y la forma (geometría) de una molécula permiten predecir la polaridad de la molécula y por lo tanto sus propiedades físicas y químicas.•La geometría viene dada por la repulsión de los pares de e– del átomo central.
La teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (RPECV)
Es un modelo muy simple que tiene como objetivo determinar la geometría de una molécula. Ya que los pares de electrones alrededor de un átomo central (pares de electrones libres y/o pares de electrones involucrados en los enlaces químicos) están cargados negativamente, entonces éstos tenderán a alejarse para minimizar la repulsión electrostática entre ellos.
4El átomo central El átomo central
sólo tiene pares de esólo tiene pares de e– – de enlace.de enlace.
• BeF2: El Be tiene 2 pares de e– Ang. enl. = 180º.
• BCl3: El B tiene 3 pares de e– Ang. enl. = 120º.
• CH4: El C tiene 4 pares de e– Ang. enl. = 109,4º.
CH4
Tetraédrica
BCl3
Triangular
BeF2
Lineal
PREDICCION DE LA GEOMETRIA MOLECULAR
• La disposición gemétrica de los átomos en moléculas y iones puede predecirse por medio de la teoría de repulsión del par electrónico del nivel de valencia (RPECV).
• Los pasos para predecir geometrías moleculares con el modelo RPECV son:
a) Se dibuja la estructura de Lewis.
b) Se cuenta el nº de pares de e- de enlace y de no enlace alrededor del átomo central y se colocan de forma que minimicen las repulsiones: Geometría de los pares de e-. (Geometrías ideales)
c) La geometría molecular final vendrá determinada en función de la importancia de la repulsión entre los pares de e- de enlace y de no enlace.
Nº de pares de e-
Geometría Angulo de enlace
2 (AX2) Linear 180o
3 (AX3) Trigonal Planar
120o
4 (AX4) Tetrahedral 109.5o
5 (AX5) Trigonal Bipyramidal
90o / 120o
6 (AX6) Octahedral 90o
Geometría ideal
POLARIDAD DE LAS MOLECULAS:Los enlaces covalentes y las moléculas unidas por ellos pueden ser:Polares: Existe una distribución asimétrica de los electrones, el enlace o la molécula posee un polo + y uno -, o un dipoloNo polares: Existe una distribución simétrica de los e-, produciendo un enlace o molécula sin dipolo.
Enlaces covalentes polares
H F H F
Enlaces covalentes no polares
H-H
F-F
El grado de polaridad de un enlace covalente está relacionado con la diferencia de electronegatividad de los átomos unidos.
Para determinar si una molécula es polar, necesitamos conocer dos cosas:1- La polaridad de los enlaces de la molécula.2- La geometría molecular
Polaridad de las Moléculas
CO2
Cada dipolo C-O se anula porque la molecula es lineal
Los dipolos H-O no se anulan porque la molecula no es lineal, sino bent.
H2O
Polaridad de las Moléculas
Si hay pares de no enlace la molécula es polar.
Si los pares de e- son de enlace, la molécula es no polar. Cuando los pares están distribuidos simetricamente alrededor del átomo central.
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• Momento dipolar Cada enlace tiene un momento dipolar
“” (magnitud vectorial que depende la diferencia de entre los átomos cuya dirección es la línea que une ambos átomos y cuyo sentido va del menos electronegativo al más electronegativo).
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• Dependiendo de cómo sea de los enlaces que forman una molécula, éstas se clasifican en:
• Moléculas polaresMoléculas polares.. Tienen no nulo:– Moléculas con un sólo enlace covalente. Ej:
HCl.– Moléculas angulares, piramidales, .... Ej: H2O,
NH3.• Moléculas apolaresMoléculas apolares. Tienen nulo:
– Moléculas con enlaces apolares. Ej: H2, Cl2. = 0. Ej: CH4, CO2.
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Momentos dipolares.Geometría molecular.
CO2 BF3
CH4 H2O
NH3
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Hibridación de orbitales atómicos.
• Se formulo para explicar la geometría de la moléculas (ángulos y distancia) y la covalencia de ciertos átomos
Orbitales híbridos
• La hibridación es la mezcla de orbitales atómicos que pertenecen a la capa de valencia para formar nuevos orbitales apropiados para la descripción cualitativa de las propiedades del enlace.
Orbitales híbridos
• Los orbitales híbridos son muy útiles para explicar la forma de los orbitales en las moléculas y por lo tanto su geometría.
• La hibridación es parte integral de la teoría de enlace valencia.
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Tipos de orbitales híbridos.
Imágenes: © Ed Santillana. Química 2º de Bachillerato
Ejemplos
Hibridación sp• El orbital sp es una combinación lineal de los
orbitales de valencia s y p del átomo central:• Un orbital s y un orbital p dan 2 orbitales sp• Geometría lineal. Moléculas del tipo (AX2,)
BeCl2, BeF2
BeF2
4Be: 1s2 2s2
• Los átomos de F que se acercan, hacen que el Berilio pase primero al estado excitado:
1s2 2s2 1s2 2s12px1
• Posteriormente 2s y 2p se hibridan:1s2 2s12px
1 1s2 (sp)1 (sp)1
BeF2
9F: 1s2 2s2 2px2py
2pz1
• Los electrones del orbital pz de los 2 átomos de Flúor se aparean con los nuevos orbitales sp del átomo central Berilio
BeF2
Hibridación sp2
• El orbital sp2 es una combinación lineal de los orbitales de valencia s, px y py del átomo central
• Un orbital s y dos orbitales p dan 3 orbitales sp2
• Geometría triangular (trigonal).
120º
BF3
5B: 1s2 2s22px1
• Los átomos de F que se acercan, hacen que el B pase primero al estado excitado:
1s2 2s2 1s2 2s12px12py
1
• Posteriormente 2s, 2px y 2py se hibridan:
BF3
1s2 2s12px12py
1
1s2 (sp2)1(sp2)1(sp2)1
9F: 1s2 2s2 2px2py
2pz1
• Los electrones del orbital pz de los 3 átomos de Flúor se aparean con los nuevos orbitales sp2 del átomo central Boro
BCl3
120º
Hibridación sp3
• El orbital sp3 es una combinación lineal de los orbitales de valencia s, px, py y pz del átomo central:
Hibridación sp3
• El orbital sp3 es una combinación lineal de los orbitales de valencia s, px, py y pz del átomo central
• Un orbital s y tres orbitales p dan 4 orbitales sp3
• Geometría tetraédrica.
• CH4, CCl4
CH4
6C: 1s2 2s22px12py
1
• Los átomos de H que se acercan, hacen que el C pase primero al estado excitado:
1s2 2s2 1s2 2s12px12py
12pz1
CH4
• Posteriormente 2s, 2px , 2py y 2pz se hibridan:
1s2 2s12px12py
12pz1
1s2 (sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)1
• Los electrones del orbital s de los 4 átomos de Hidrógeno se aparean con los nuevos orbitales sp3 del átomo central Carbono
Hibridación sp3
CH4
ResumenHibridación Geometría Representación
sp Lineal
sp2 Triangular
sp3 Tetraédrica
sp3d Bipiramidal triangular
sp3d2 Octaédrica
Problemas
Prediga la hibridación del átomo central para las siguientes moléculas:
BeCl2, CCl4, BF3
Problemas
¿Qué orbitales híbridos presentan las siguientes geometrías?
a) Octaédrica.b) Tetraédrica.c) Triangular.d) Lineal.
1) SO3 6) ClF3
2) C2H2 7) CO2
3) H2O 8) H3O+
4) SF4 9) XeF4
5) NH3 10) H2SO4
EjerciciosDeterminar la geometría molecular empleando el modelo RPECV de los
siguientes compuestos: