PPTCTC039TC33-A16V1 Clase Geometría molecular

Resumen de la clase anterior Electrones de la última capa Octeto otorga estabilidad Valencia Enlace químico Enlace iónico Enlace covalente Enlace metálico Transferencia de electrones Compartición de electrones Electrones deslocalizados

Aprendizajes esperados Representar la estructura de Lewis en distintas moléculas Determinar la geometría molecular de distintos compuestos químicos e iones Páginas del libro desde la 48 a la 52.

¡Efectivamente! ¡También tienen simetría hexagonal! Copos de Nieve Cristales de nieve mirados por un microscopio electrónico En el líquido las moléculas de  H2O se mueven más libremente. Cuando el agua se congela las fuerzas de interacción entre moléculas de  H2O ganan a las fuerzas derivadas del movimiento térmico y forman un conjunto rígido que presenta su estado más estable (de menor energía) cuando se ordenan... precisamente con simetría HEXAGONAL. Por eso los cristales de nieve son siempre hexagonales. Las formas tan complicadas de muchos de los cristales de nieve se deben a sus procesos de crecimiento. Bajo ciertas condiciones atmosféricas el agua se congela y los cristales de hielo crecen rápidamente formando abundantes ramificaciones como las del cristal del centro (dendritas).  En condiciones de crecimiento más lento los cristales de nieve podrían dar lugar a formas más simples como la del cristal de la izquierda. Pero ¿por qué hexagonal?,  ¿cómo es que todos los cristales de nieve tienen esa simetría? Imagen computacional de un cristal de hielo Los cristales de nieve siempre crecen formando figuras hexagonales. Las formas son infinitas, cada cristal es único, pero la simetría de todos ellos es la misma. La estructura de los cristales a nivel atómico determina su forma final.  Y éste no es un ejemplo aislado !. La composición y la estructura a nivel atómico y molecular es la clave que determina la estructura, dureza y propiedades en general de todos los materiales que nos rodean.  ¡Efectivamente!  ¡También tienen simetría hexagonal! La respuesta se encuentra en lo más profundo de los cristales. Para encontrarla tendremos que mirar los átomos y moléculas que los forman.

Estructura de Lewis para distintas moléculas Geometría molecular

1. Estructura de Lewis 1.1 Estructura de Lewis para distintas moléculas Para dibujar la estructura de Lewis de un compuesto se siguen los pasos descritos a continuación: 1. Elegir el átomo central. Este generalmente es el menos electronegativo y nunca es hidrógeno. 2. Contar los electrones de valencia de cada átomo, recordando incorporar las cargas si se trata de un ion molecular. 3. Unir el átomo central con los periféricos a través de un par enlazante. Los electrones que forman los enlaces se restan del total. 4. Los electrones restantes se sitúan como pares no enlazantes para completar el octeto, comenzando con los átomos periféricos. 5. Si algún átomo no cumple con la regla del octeto, se establecen enlaces múltiples.

CF = n° e– valencia – (e– no enlazantes + 1⁄2 e– enlazantes) 1. Estructura de Lewis 1.1 Estructura de Lewis para distintas moléculas 6. Asignar cargas formales (CF) a cada átomo. Esta corresponde a la carga hipotética que tiene cada átomo en la estructura de Lewis y se calcula como: CF = n° e– valencia – (e– no enlazantes + 1⁄2 e– enlazantes) Se prefiere la estructura sin cargas, con la mínima carga formal o con el menor número de átomos con carga formal. Las estructuras con cargas formales del mismo signo en átomos adyacentes son poco probables. Si debe tener carga formal, se prefiere que la carga negativa se sitúe en el átomo más electronegativo.

Contemos los e- de valencia Actividades Ejemplo: realicemos la estructura de Lewis para el ion tiocianato SCN- ¿Cuál es el átomo menos electronegativo? EN S C N 2,5 3,0 El C debe cumplir con su tetravalencia y por su electronegatividad este será el átomo central Contemos los e- de valencia S C N Carga Total 6 4 5 -1 16

Actividades Aplicando los pasos, podemos obtener 3 estructuras validas con los 16 e- ¿Cuál será la estructura de Lewis más adecuada para el ion tiocianato (SCN- )?

Actividades Calculemos las cargas formales La estructura de Lewis más estable será aquella en la que: (1) los átomos tengan la carga formal más cercana a cero y (2) las que poseen las cargas negativas sobre los átomos más electronegativos.

C Ejercitación Ejercicio 14 “guía del alumno” Aplicación MTP El átomo de azufre es el átomo central en cada uno de los siguientes compuestos. ¿En cuál presenta solo un par de electrones no enlazantes? H2S SCl2 SO2 SO3 SO42- Realicemos las estructuras de Lewis para cada compuesto: C Aplicación

Pares de electrones enlazantes mantienen equidistancia 3. Geometría molecular 3.1 Teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV) Corresponde al ordenamiento tridimensional de los átomos de una molécula. 1) Moléculas sin pares de electrones libres en el átomo central. Pares de electrones enlazantes mantienen equidistancia 2) Moléculas con pares de electrones libres en el átomo central. Electrones libres repelen a electrones enlazantes

3. Geometría molecular 1) Moléculas sin pares de electrones libres en el átomo central

3. Geometría molecular 2) Moléculas con pares de electrones libres en el átomo central Tipo de molécula AB2E AB2E2 AB3E

A Ejercitación Ejercicio 8 “guía del alumno” Aplicación MC El ión nitrito (NO2–) presenta una geometría molecular de tipo angular. D) piramidal trigonal. lineal. E) trigonal plana. tetraédrica. A Aplicación Paso 1. N es menos electronegativo que O, coloca N en el centro. Paso 2. Cuenta los electrones de valencia, sumando los electrones que dan la carga al ion. Paso 3. Dibuja enlaces sencillos entre los átomos de N y O y completa los octetos. Paso 4. El nitrógeno presenta 3 pares de electrones enlazantes y par no enlazante. Paso 5. Basándote en el modelo TRPECV, identifica la geometría de la molécula. Elemento Configuración e– de valencia N 1s22s22p3 5 O 1s22s22p4 2x6 Total +1 (carga negativa) 18 Par no enlazante ¿Qué significa esa doble flecha?

B Pregunta oficial PSU Comprensión Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2010.

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 C El enlace químico Comprensión 2 A 3 4 Aplicación 5 D 6 E Reconocimiento 7 8 9 ASE 10

Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 11 C El enlace químico Aplicación 12 D Comprensión 13 B ASE 14 15 16 E 17 18 19 A 20

Síntesis de la clase Estructura de Lewis Geometría molecular Tipos de moléculas Con pares de electrones libres en el átomo central Sin pares de electrones libres en el átomo central

Síntesis de la clase ¿Qué determina la geometría en estos casos?

Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Polaridad de las moléculas y fuerzas intermoleculares.

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