TEMA 6 POLIATOMICAS

Vista previa del material en texto

Moléculas poliatómicas
				química gral e inorgánica
UNIDAD 6
GEOMETRIA MOLECULAR
La geometría molecular es la disposición tridimensional de los átomos que conforman una molécula. 
Está relacionada directamente con la mayoría de propiedades físicas y químicas, como por ejemplo,
* Punto de ebullición, 
* Densidad, 
* Solubilidad, etc
	 ESTUDIO TEORICO	 
	 	 
ESTUDIO DE LAS MOLÉCULAS POLIATÓMICAS 
DATOS VÁLIDOS
ETAPA 1
ETAPA 2
1.- ESTUDIO DE LA GEOMETRIA MOLECULAR: Usando la Teoría de la Repulsión de Pares de electrones de la capa de Valencia que rodean al átomo central (TRPECV)
 
 2.- ESTUDIO DE LA FORMA MOLECULAR: A partir de la Geometría, considerando solamente el átomo central (A) y la posición de los ligandos (L) – Estructura σ
 
 3.- PARAMETROS GEOMÉTRICOS Y EQUIVALENCIAS DE ENLACES: Longitud de Enlace promedio (LE), Ángulo de Enlace promedio (AE) , Ángulo Diedro promedio (AD) y Equivalencias de Enlaces 
4.- DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE ENLACES: Usando la Teoría del Enlace de Valencia–Valencia Dirigida por Hibridación (TEV-VD), en todos los casos.
Para moléculas con enlaces π deslocalizados, se adiciona la Teoría de los Orbitales Moleculares (TOM) (CLOA →OM)
 
 5.- PROPIEDADES MOLECULARES:
 Propiedades eléctricas - momento dipolar ()
 Propiedades magnéticas (P) ó (D)
 Energías de Enlaces (EE)
 Otras
 ESTUDIO EXPERIMENTAL
 Se estudia:
GEOMETRIA , FORMA MOLECULAR, PARAMETROS GEOMETRICOS, TIPOS DE ENLACES Y PROPIEDADES MOLECULARES,
Por MÉTODOS EXPERIMENTALES, cómo por ejemplos:
Difracción de rayos X para sólidos cristalinos.
 
Espectroscopías moleculares para sólidos amorfos, líquidos y gases (por ejemplo IR, RMN, etc.).
 
Otros
TEORIA DE REPULSIÓN DE LOS PARES DE ELECTRONES DE LA CAPA DE VALENCIA (trpecv) 
ETAPA 1
Explica la distribución geométrica de los pares de electrones que rodean al átomo central en términos de repulsión electrostática entre dichos pares
TRPECV
POSTULADO 1.- Los pares de electrones de valencia que rodean al átomo central en la molécula, se 
 clasifican en:
 Par enlazado: par de electrones compartidos por dos átomos, localizado entre ambos núcleos, 
 formando enlaces σ o π
 Par aislado: par de electrones atraídos solamente por el núcleo del átomo central. La nube electrónica 
 es más esparcida y ejerce mayor repulsión que la nube electrónica de un par enlazado
POSTULADO 2.- Debido a la repulsión eléctrica, los electrones de valencia se distribuyen de a pares alrededor del átomo central, lo más alejados posible entre sí, definiendo las distintas geometrías. 
	
	Repulsión entre 2 pares de electrones aislados
 Repulsión entre 1 par de electrones aislado y par de electrones enlazado
 Repulsión entre 2 pares de electrones enlazados
POSTULADO 3.- Esta teoría es aplicable a moléculas poliatómicas e iones poliatómicos
 De acuerdo a la TRPECV, las moléculas se simbolizan: ALmNn
 A = átomo central
 L = ligando enlazado con A
 N = par de electrones de valencia aislados, sobre A
 m = número de ligandos o número de pares de electrones enlazados σ
 n = número de pares de electrones de valencia aislados, sobre A
ENLACES EQUIVALENTES son los enlaces del átomo central con iguales ligandos, que tiene igual longitud, igual ángulo de enlace y la misma energía
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)
PARA MOLECULAS:
PARA IONES
Determinación de los valores de m y de n 
A partir de la Estructura de Lewis de una molécula o ion poliatómico
	NUMERO TOTAL DE PARES ELECTRONICOS
(m+n)	DISTRIBUCION ESPACIAL DE PARES ELECTRONICOS
 GEOMETRIA MOLECULAR
			
 LINEAL 
 Ej: BeCl2, HgCl2
 
 
			 TRIANGULAR 
 Ej: BF3
 
 
 
			 TETRAEDRICA 
 Ej: CH4, NH4+
 
 
		 BIPIRAMIDE DE BASE
 TRIANGULAR 
 
 Ej: PCl5
 
 
 
		 OCTAEDRICA 
 Ej: SF6
 
 
GEOMETRÍA
MOLECULAR
2
3
4
5
6
a-	Moléculas AL2 Ejemplo: BeCl2
MOLÉCULAS CON TODOS SUS ENLACES COVALENTES SIMPLES 
(Y SIN PARES DE ELECTRONES AISLADOS SOBRE A)
 
 1.- Moléculas tipo ALm (Geometría y Forma coincidentes)
La molécula de BeCl2 tiene dos enlaces σ equivalentes Be-Cl, separados por un ángulo de 180° 
 V = 2
m = L = 2
Geometría: Lineal 
Forma: Lineal 
σ
σ
σ
σ
b- 	Moléculas AL3 Ejemplo: BF3
La molécula de BF3 tiene tres enlaces σ equivalentes B-F dirigidos hacia los vértices de un triángulo, separados por ángulos de 120° 
 V = 3
m = L = 3
Geometría: Triangular 
Forma: Triangular 
σ
σ
σ
c- 	Moléculas AL4 Ejemplo: CH4
Geometría: Tetraédrica 
Forma: Tetraédrica 
σ
σ
σ
d- 	Moléculas AL5 				 Ejemplo: PCl5
σ
Geometría: BBT 
Forma: BBT 
σ
σ
σ
σ
e-	Moléculas AL6 Ejemplo: SF6
Geometría: Octaédrica 
Forma: Octaédrica 
σ
σ
σ
σ
MOLÉCULAS CON TODOS SUS ENLACES COVALENTES SIMPLES 
(CON PARES DE ELECTRONES AISLADOS SOBRE A)
 
 2.- Moléculas tipo ALmNn (Geometría y Forma diferentes)
a- 	Molécula AL2N 				Ejemplo: SnCl2
Geometría: Triangular 
Forma: en “V” 
m = 2 (dos pares de electrones enlazados)
n = 1 (un par de electrones aislados)
σ
σ
Esta molécula presenta 2 enlaces σ equivalentes Sn-Cl, con ángulo entre enlaces de 95°, 
debido a la mayor repulsión del par de electrones aislado sobre los pares enlazados
 c- 	Molécula AL2N2 			 Ejemplo: H2O
La molécula tiene 2 enlaces σ equivalentes O-H, con ángulo entre enlaces de 104,5°, 
por la mayor repulsión de los pares de electrones aislados sobre los pares enlazados
Geometría: Tetraédrica 
Forma: en “V” 
σ
σ
d- 	Molécula AL4N	 				 Ejemplo: SF4
σ
σ
σ
e- 	Molécula AL4N2 			 Ejemplo XeF4
Esta molécula presenta 4 enlaces σ equivalentes Xe-F, separados 90° entre sí. Los pares aislados se ubican a 180° entre sí, 
compensando la repulsión hacia los pares enlazados
 V = 8
m = L = 4
Geometría: Octaédrica 
Forma: Cuadrada
m = 4 (cuatro pares de electrones enlazados)
n = 2 (dos pares de electrones aislados, el 
 segundo se ubica opuesto al primero, 
 debido a la menor repulsión)
σ
σ
σ
σ
ETAPA 1: TRPECV-ESTUDIO DE LA GEOMETRIA, DE LOS PARAMETROS GEOMETRICOS Y DE LA FORMA MOLECULAR
EFECTO DE LA ELECTRONEGATIVIDAD DE LOS ATOMOS SOBRE LOS ANGULOS ENTRE ENLACES 
1.- Electronegatividad del Atomo Central (A)
A mayor electronegatividad del átomo central, la nube electrónica del par aislado estará más atraída y concentrada hacia el núcleo, disminuyendo su repulsión sobre los pares enlazados y aumentando el ángulo entre enlaces
Ejemplos: PI3 y AsI3 
XP = 2,1 XAs = 2,0
ETAPA 1: TRPECV-ESTUDIO DE LA GEOMETRIA, DE LOS PARAMETROS GEOMETRICOS Y DE LA FORMA MOLECULAR
EFECTO DE LA ELECTRONEGATIVIDAD DE LOS ATOMOS SOBRE LOSANGULOS ENTRE ENLACES 
2.- Electronegatividad del Ligando (L)
A mayor electronegatividad de los ligandos, menos esparcida será la nube electrónica de los pares enlazados, disminuyendo la repulsión entre ellos y provocando una disminución de los ángulos entre enlaces
Ejemplos: H2O y F2O 
XH = 2,1 XF = 4,0
ETAPA 1: TRPECV-ESTUDIO DE LA GEOMETRIA, DE LOS PARAMETROS GEOMETRICOS Y DE LA FORMA MOLECULAR
MOLÉCULAS CON UNO O MÁS ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES (Postulados 4 y 5)
POSTULADO 4.- La forma molecular queda definida por los enlaces  (esqueleto ). Los enlaces  
 no aportan a la forma de la molécula
POSTULADO 5.- En un enlace covalente doble participan 2 pares de electrones y en un enlace triple, 3 pares de electrones. A mayor número de electrones, mayor volumen de la nube electrónica y mayor repulsión
 Enlace covalente Triple ( 3 pares de electrones)
 Enlace covalente Doble ( 2 pares de electrones)
 Enlace covalente Simple ( 1 par de electrones)
 
Aumento de 
la Repulsión
Para determinar la geometría y la forma de las moléculas con enlaces múltiples:
 1.- Escribir la estructura de Lewis de la molécula
 2.- Identificar los tipos de enlaces de la molécula ( y/o  )
 3.- Determinar m+n (m = pares de electrones enlazados  
 y n = pares aislados sobre A)
 4.- Definir la Geometría y el esqueleto  y Forma de la molécula
ETAPA 1: TRPECV-ESTUDIO DE LA GEOMETRIA, DE LOS PARAMETROS GEOMETRICOS Y DE LA FORMA MOLECULAR
MOLÉCULAS CON UNO O MÁS ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES 
2.- Molécula de fosgeno (OCCl2) - Estructura de Lewis (Se obvian los pares de electrones aislados de los ligandos)
 
 3 enlaces  y 1 enlace  
 m + n = 3 Geometría triangular
 Esqueleto 
 m = 3 y n = 0 Forma triangular
MOLÉCULAS CON UNO O MÁS ENLACES COVALENTES MÚLTIPLES
1.- Molécula de metanal (OCH2) - Estructura de Lewis (Se obvian los pares de electrones aislados de los ligandos)
 
 3 enlaces  y 1 enlace  
			 m + n = 3 Geometría triangular
 Esqueleto 
 m = 3 y n = 0 Forma triangular
 
 (La molécula presenta dos enlaces simples equivalentes C-H y un enlace doble C=O )
(La molécula presenta dos enlaces simples equivalentes C-H y un enlace doble C=O )
PROPIEDADES ELECTRICAS
ETAPA 1
¿Cuáles de las siguientes moléculas tienen momento dipolar? H2O, CO2, SO2 y CH4
O
H
H
m ≠ 0
molécula polar
S
O
O
C
O
O
m = 0
molécula no polar
m ≠ 0
molécula polar
C
H
H
H
H
m = 0
molécula no polar
ESTUDIO TEÓRICO DE MOLECULAS POLIATOMICAS – PROPIEDADES ELÉCTRICAS
 
POLARIDAD DEL ENLACE EN LAS MOLÉCULAS 
 = d
Representación general
para cada enlace de una molécula poliatómica
A
L
m
 >
0
d
-
d
+
Para una molécula poliatómica se debe obtener un único vector R , resultante de considerar los vectores  de todos los enlaces y de par/es de electron/es libres sobre A: 
 
 R = 0 Molécula No Polar
 R 0 Molécula Polar 
 > 
ESTUDIO TEÓRICO DE MOLECULAS POLIATOMICAS – PROPIEDADES ELÉCTRICAS
En General:
Para moléculas poliatómicas del tipo ALm con ligandos iguales, el momento dipolar es igual a cero
ESTUDIO TEÓRICO DE MOLECULAS POLIATOMICAS – PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Moléculas con pares de electrones aislados (ALmNn)
180º
LLA
120º
L
A
L
LL
109,5º
L
L
A
L
L
 
90º
120º
 
 
L
L
A
L
 
L
L
 
L
90º
L
L
L
L
A
90º
 
L
 
2
2
2
2
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
180°
BeBeClClClCl
geometríayformalineal
3
2
3
3
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
 
120°
B
L
 
F
FF
B
L
F
FF
geometríayformatriangular
4
2
4
4
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
geometríayformatetraédrica
109,5°
H
H
C
H
H
H
H
C
H
H
 
5
2
5
5
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
a
a
e
e
e
geometríayformabipirámidedebasetriangular
 
90°
P
120°
 
 
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
P
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
 
6
2
6
6
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
 
90°
S
90°
 
 
F
F
F
F
F
F
S
F
F
F
F
F
F
geometríayformaoctaédrica
 
3
2
2
4
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
 
>120°
A
L
 
<120°
Sn
L
 
95°
geometría triangularforma en "V"
LL
ClCl
4
2
2
6
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
geometríatetraédricaformaen"V"
>109,5°
<109,5°
104,5°
H
O
H
H
 
O
H
5
2
4
6
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
 
>90°
 
geometríabipirámidedebasetriangular
formatetraédricairregular
odistorsionada
a
a
e
e
<120°
S
F
F
F
FF
F
F
F
S
6
2
4
8
2
L
 
 
V
n
m
=
+
=
+
=
+
 
geometríaoctaédricaformacuadrada
90°
90°
 
Xe
90°
F
F
F
F
 
Xe
F
F
F
F
 
 
As
101°
 
menor
repulsión
mayor
repulsión
P
I
I
I
I
I
I
102°
104,5°
O
H
H
102°
O
F
F
OC
Cl
Cl
O
C
Cl
Cl




111,4º
OC
H
H
O
C
H
H




118º
Be
ClCl

1

2

R
=0moléculanopolar





R
=0moléculanopolar
B
L
F
FF







R
=0moléculanopolar




H
H
C
H
H





R
=0moléculanopolar






P
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl







R
=0
N
H
H
H









Xe
F
F
F
F





R
=0moléculanopolar






F
Xe
F





R
=0moléculanopolar





R
=0moléculapolar




Cl
F
F
F

