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Química General e Inorgánica A
Química General e Inorgánica I
Química General
Moléculas
Poliatómicas
Tema 6
Enlaces en moléculas poliatómicas
1) predicción de la forma molecular
TRPECV (teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la
capa de valencia)
2) descripción de los enlaces
- TEV-VD (teoría del enlace valencia-valencia dirigida).
Hibridación
- TOM (teoría del orbital molecular), para moléculas que
admiten más de una estructura de Lewis
6.1
Teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la
capa de valencia (TRPECV)
• los pares electrónicos que rodean al átomo central se clasifican en:
- pares enlazados (p.e.), que se encuentran compartidos entre dos
átomos y tienen una nube electrónica concentrada
- pares aislados (p.a.), que pertenecen solamente al átomo central
y tienen una nube electrónica más blanda y esparcida
• Las moléculas se simbolizan ALmNn
A: átomo central
L: ligandos
m: cantidad de ligandos
N: pares aislados
n: cantidad de pares aislados
Por ej. NH3 se simboliza AL3N
6.2
• los pares electrónicos enlazados y aislados se ubican tan
alejados entre sí como sea posible, para disminuir al
mínimo la repulsión interelectrónica
• la repulsión se ordena:
p.a. – p.a. > p.a. – p.e. > p.e. – p.e.
• m + n = distribución espacial o geometría de la molécula
• m = forma de la molécula
determinada por los pares enlazados tipo σ (los pares
enlazados tipo π no se tienen en cuenta para la forma)
6.3
Teoría de la Repulsión (TRPECV)
Predice la forma de la molécula en base a la repulsión electrostática
entre los pares electrónicos que rodean al átomo central
Tipo
AL2
m = pares
enlazados
2
n = pares
aislados
0
distribución o
geometría
forma
molecular
lineal
lineal
B
B
6.4
Cloruro de berilio
Cl
Be
Cl
2 ligandos enlazados al átomo central
0 pares libres en el átomo central
6.5
TRPECV
Tipo
AL2
AL3
m = pares
enlazados
2
3
n = pares
aislados
0
0
distribución o
geometría
lineal
trigonal
plana
forma
molecular
lineal
trigonal
plana
6.6
Trifluoruro de boro
Plana
6.7
TRPECV
tipo
AL2
m = pares
enlazados
2
n = pares
aislados
distribución o
geometría
forma
molecular
0
linear
linear
trigonal
plana
AL3
3
0
trigonal
plana
AL4
4
0
tetraédrica
tetraédrica
6.8
Metano
Tetraédrica
6.9
TRPECV
tipo
AL2
m = pares
enlazados
2
n = pares
aislados
distribución o
geometría
0
lineal
trigonal
plana
AL3
3
0
AL4
4
0
AL5
5
0
tetraédrica
bipirámide
trigonal
forma
molecular
lineal
trigonal
plana
tetraédrica
bipirámide
trigonal
6.10
Pentacloruro de fósforo
Bipirámide
trigonal
6.11
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
distribución o
geometría
forma
molecular
AL2
2
0
lineal
lineal
trigonal
plana
AL3
3
0
trigonal
plana
AL4
4
0
tetraédrica
tetraédrica
AL5
5
0
bipirámide
trigonal
bipirámide
trigonal
AL6
6
0
octaédrica
octaédrica
6.12
Hexafluoruro de azufre
Octaédrica
6.13
• la repulsión se ordena:
p.a. – p.a. > p.a. – p.e. > p.e. – p.e.
6.14
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
AL3
3
0
AL2N
2
1
distribución o
geometría
forma
molecular
trigonal
plana
trigonal
plana
trigonal
plana
angular
6.15
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
AL4
4
0
AL3N
3
1
distribución o
geometría
forma
molecular
tetraédrica
tetraédrica
tetraédrica
pirámide
trigonal
6.16
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
AL4
4
0
distribución o
geometría
forma
molecular
tetraédrica
tetraédrica
AL3N
3
1
tetraédrica
pirámide
trigonal
AL2N2
2
2
tetraédrica
angular
O
H
H
6.17
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
AL5
5
0
AL4N
4
1
distribución o
geometría
forma
molecular
bipirámide
trigonal
bipirámide
trigonal
tetraedro
bipirámide
distorsionado
trigonal
6.18
TRPECV
tipo
AL5
AL4N
AL3N2
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
5
0
4
3
1
2
distribución o
geometría
forma
molecular
bipirámide
trigonal
bipirámide
trigonal
bipirámide
trigonal
bipirámide
trigonal
tetraedro
distorsionado
forma en T
F
F
Cl
F
6.19
TRPECV
tipo
AL5
m = pares
enlazados
5
n = pares
aislados
0
AL4N
4
1
AL3N2
3
2
AL2N3
2
3
distribución o
geometría
forma
molecular
bipiramidal
trigonal
bipiramidal
trigonal
bipiramidal
trigonal
bipiramidal
trigonal
tetraedro
distorsionado
bipiramidal
trigonal
forma en T
lineal
I
I
I
6.20
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
distribución o
geometría
forma
molecular
AL6
6
0
octaédrica
octaédrica
AL5N
5
1
octaédrica
pirámide
cuadrada
F
F
F
Br
F
F
6.21
TRPECV
tipo
m = pares
enlazados
n = pares
aislados
distribución o
geometría
forma
molecular
AL6
6
0
octaédrica
octaédrica
AL5N
5
1
octaédrica
AL4N2
4
2
octaédrica
pirámide
cuadrada
cuadrada
plana
F
F
Xe
F
F
6.22
Cómo predecir la forma molecular ?
•
•
Plantear la estructura de Lewis para la molécula
Contar el número de pares enlazados al átomo central
(ligandos), representado por m
Contar el número de pares aislados del átomo central,
representado por n
Predecir la geometría (m + n) de la molécula
•
•
•
m+n
geometría
2
lineal
3
triangular
4
tetraédrica
5
bip. trigonal
6
octaédrica
Predecir la forma molecular (m), sin considerar los pares
aislados
6.23
¿Cuáles son las formas moleculares de SH2 y SF4?
••
H─S─H
••
AL2N2
angular
F
F
S
AL4N
F
tetraedro
distorsionado
F
S
H
H
6.24
Momento dipolar de enlace
Momento dipolar resultante ()
Momento dipolar
resultante = 1.46 D
Momento dipolar
resultante = 0.24 D
6.25
¿Cuáles de las siguientes moléculas tienen momento
dipolar? H2O, CO2, SO2 y CH4
O
S
≠0
≠0
polar
polar
H
O
C
O
=0
no polar
H
C
H
H
= 0
no polar
6.26
Momentos dipolares
Molécula
Geometría
Momento dipolar (D)
Lineal
Lineal
Lineal
Lineal
Angular
Angular
Piramidal
Angular
6.27
Campo eléctrico
de la microonda
Campo eléctrico
de la microonda
Dipolos (moléculas polares) y microondas
Dirección de
Dirección
de
onda
onda
Dirección
Direccióndede
onda
onda
6.28
Descripción de los enlaces
Teoría del Enlace Valencia (TEV)
N 1s22s22p3
H 1s1
NH3
Si los enlaces se forman por el solapamiento de orbitales
2p del nitrógeno con el orbital 1s de cada átomo de
hidrógeno, ¿cuál sería la geometría molecular de NH3?
TEV predice ángulos de 900 para la superposición de los 3 orbitales 2p
H-N-H
ángulo experimental
107.30
6.29
Hibridación (TEV-VD)
Consiste en mezclar dos o más orbitales atómicos puros para formar
nuevos orbitales atómicos denominados híbridos
1. Mezclar por lo menos dos OA puros no equivalentes (por ejemplo s y
p). Los OA híbridos tienen forma muy diferente de los OA originales
2. El número de OA híbridos es igual al número de OA puros usados en el
proceso de hibridación
3. Los enlaces covalentes se forman por:
a. Solapamiento de OA híbridos con OA puros
b. Solapamiento de OA híbridos con otros OA híbridos
6.30
Formación de los orbitales híbridos sp
2 O.A. híbridos “sp”
2 O.A. puros
enlaces
pz-sp
sp-pz


6.31
Formación de orbitales híbridos sp2
3 O.A. puros
3 O.A. híbridos sp2
6.32
Formación de orbitales híbridos sp3
Hibridación
4 O.A. puros
4 O.A. híbridos sp3
6.33
Formación de enlaces covalentes
6.34
Nitrógeno con hibridación sp3 en NH3
Predecir el ángulo
correcto del enlace
6.35
¿Cómo predecir la hibridación del átomo central?
• contar el número de pares enlazados al átomo central (m)
• contar el número de pares aislados del átomo central (n)
• m + n = geometría o distribución espacial
m+n
Hibridación
Ejemplos
2
sp
BeCl2
3
sp2
BF3
4
sp3
CH4, NH3, H2O
5
sp3d
PCl5
6
sp3d2
SF6
6.36
Hibridación sp de un átomo de carbono
Estado
fundamental
Promoción
de electrón
Estado
hibridado
sp
orbitales sp
6.37
Hibridación sp2 de un átomo de carbono
Estado
fundamental
Promoción
de electrón
Estado hibridado
sp2
orbitales sp2
6.38
El orbital 2pz es perpendicular al plano
de los orbitales híbridos
6.39
Enlace en el etileno
enlaces : la densidad electrónica se encuentra entre los dos átomos
enlace p: la densidad electrónica se encuentra por arriba y por debajo del
plano internuclear
6.40
Formación del enlace p en la molécula de
etileno
6.41
Enlace en el acetileno
6.42
Moléculas con enlaces múltiples
1 enlace sigma
Enlace simple
Enlace doble
1 enlace sigma y 1 enlace pi
Enlace triple
1 enlace sigma y 2 enlaces pi
¿Cuántos enlaces  y p hay en la molécula de
ácido acético ( vinagre) CH3COOH?
H
C
O
H
C
O
H
enlaces  = 6 + 1 = 7
enlaces p = 1
H
6.43
Ruptura de la localización
• SO2
molécula con más de una estructura de Lewis
O
S
O
↔
S-O simple = 1.54 Å
O
S
O
1.43
S=O doble = 1.40 Å
S-O experimental = 1.43 Å
O
S
1.43
O
6.44
Teoría de la Resonancia
Pauling
S
S
O
O
O
estructura
contribuyente I
O
estructura
contribuyente II
E
S
O
S
O
O
O
Estructuras contribuyentes
Energía de resonancia
Híbrido de resonancia
6.45
Teoría del Orbital Molecular (TOM)
• SO2
- la estructura sigma no se modifica
- se solapan los orbitales atómicos pz
pz de S
pz de O1
pz de O2
3 Orbitales Moleculares p
deslocalizados
policéntricos
- se forma una nube p deslocalizada, los electrones no pertenecen a
un enlace en particular sino que están móviles
- el enlace no es ni simple ni doble, tiene una longitud intermedia
6.46
Los orbitales moleculares deslocalizados no están confinados entre dos
átomos enlazados adyacentes, sino que en realidad se extienden sobre
tres o más átomos
6.47
Densidad electrónica arriba y abajo del plano de la molécula de
benceno
6.48
E
S
O
S
O
O
O
estructuras
localizadas
Energia de deslocalización
Estructura deslocalizada
6.49