Unión Química y Estructura Molecular

Orbitales Moleculares Unión química: atracción, fuerza, enlace que mantiene atraídos a dos átomos iguales o diferentes Enlace Iónico Enlace Covalente Teoría de Orbitales Moleculares Teoría de Enlaces de Valencia

Regla del octeto: tendencia de los elementos a adquirir la configuración electrónica del gas noble más próximo Enlace Iónico K + S K+ + S-2 Fórmula: K2S Al + O Al+3 + O-2 Fórmula: Al2O3

Regla del octeto: tendencia de los elementos a adquirir la configuración electrónica del gas noble más próximo Enlace Covalente

Estructuras de Lewis Se representan los átomos con sus símbolos químicos Se tienen en cuenta solo los electrones de valencia, que se representan con puntos o símbolos similares Se determina el átomo central (1. el que se encuentra en menor proporción; 2. el más electropositivo) Se ubican los demás átomos alrededor del átomo central Se forman enlaces (simples, dobles o triples) entre el átomo central y los externos de modo de completar el octeto de estos últimos Se terminan de ubicar los electrones libres (si los hubiera) del átomo central, de a pares

Excepciones a la regla del octeto Estructuras de Lewis Excepciones a la regla del octeto Los elementos del tercer período (inclusive) en adelante pueden ampliar el octeto Iones Aniones y cationes: se agregan o quitan los electrones del átomo central; excepto en los oxoaniones

Oxoácidos y oxoaniones Estructuras de Lewis Oxoácidos y oxoaniones Se ubican los H sobre los O y estos sobre el átomo central Cuando se forma el oxoanión se mantiene la carga negativa sobre los oxígenos Sales Se representan por separado el anión y el catión

Teoría de enlaces de valencia Superposición de orbitales atómicos (aumento de probabilidad en la zona internuclear) ej: H2; HCl y Cl2

Teoría de enlaces de valencia Pero los datos experimentales Que sucede en el BeF2?? Be 2s 2p 2s 2p F Be La teoría predice una molécula angular Be F F Pero los datos experimentales Indican que es lineal !! F Be F

Teoría de enlaces de valencia Hibridación de orbitales atómicos Híbridos sp Be 2s 2p sp 2p

Teoría de enlaces de valencia Hibridación de orbitales atómicos Híbridos sp F Be La introducción de orbitales híbridos permite predecir la geometría correcta !!

Hibridación de orbitales atómicos Híbridos sp2

Hibridación de orbitales atómicos Híbridos sp3

Hibridación de orbitales atómicos El número de densidades electrónicas permite determinar la hibridación del átomo central !!! Densidades electrónicas: enlace simple enlace doble enlace triple par de e- libres e- desapareado

Angulos de enlace entre hibridos

Geometrías moleculares

Geometrías moleculares

Consideraciones energéticas sobre pares libres en hibridación sp3d La estructura (b) resulta más estable energéticamente que la (a), en consecuencia los pares libres se ubicarán preferentemente en el plano ecuatorial y no en el eje molecular para la hibridación sp3d.

Geometrías moleculares

Descripción de moléculas o iones con enlaces covalentes mediante estructuras de Lewis Teoría de Enlaces de Valencia Construcción de la estructura de Lewis Recuento de densidades electrónicas Determinación de la hibridación Determinación de la geometría del híbrido Determinación de la geometría molecular Determinación del número de enlaces del átomo central

Enlaces múltiples Ej: H2CO Ejs: Cl2CO; H2SO4; IF5 Enlaces σ: la línea internuclear pasa por la zona de superposición de los orbitales. Ej: s + s; s + p; p + p (frontalmente); sp + sp (frontalmente); etc. Enlaces Π: la línea internuclear no pasa por la zona de superposición de los orbitales. Ej: p + p (lateralmente). Ej: H2CO Ejs: Cl2CO; H2SO4; IF5 Enlace simple: un enlace σ Enlace doble: un enlace σ y un enlace Π Enlace triple: un enlace σ y dos enlaces Π

Descripción de moléculas o iones con enlaces covalentes por Estructuras de Lewis – Teoría de Enlaces de Valencia Construcción de la estructura de Lewis Recuento de densidades electrónicas Determinación de la hibridación Determinación de la geometría del híbrido Determinación de la geometría molecular Determinación del número de enlaces del átomo central Presencia o no de resonancia

Ej: H3PO4; H2PO4-; HPO42-; PO43- Resonancia Ej: NO3- Ej: H3PO4; H2PO4-; HPO42-; PO43-

Descripción de moléculas o iones con enlaces covalentes por Estructuras de Lewis – Teoría de Enlaces de Valencia Construcción de la estructura de Lewis Recuento de densidades electrónicas Determinación de la hibridación Determinación de la geometría del híbrido Determinación de la geometría molecular Determinación del número de enlaces del átomo central Presencia o no de resonancia Determinación del orden de enlace del átomo central

Orden de enlace OE = nro de enlaces (σ + Π )/ nro de uniones equivalentes Ej: H2CO Ejs: Cl2CO; H2SO4; IF5 Ej: NO3- Ej: H3PO4; H2PO4-; HPO42-; PO43- A mayor orden de enlace, mayor fuerza de unión y menor longitud de enlace

Descripción de moléculas o iones con enlaces covalentes por Estructuras de Lewis – Teoría de Enlaces de Valencia Construcción de la estructura de Lewis Recuento de densidades electrónicas Determinación de la hibridación Determinación de la geometría del híbrido Determinación de la geometría molecular (Inscribir la molécula dentro de la geometría del híbrido!!!) Determinación del número de enlaces del átomo central Presencia o no de resonancia Determinación del orden de enlace del átomo central Presencia o no de momento dipolar

distribución asimétrica de cargas Momento dipolar en moléculas poliatómicas Momento dipolar = µ = q d  distribución asimétrica de cargas Factores a tener en cuenta: electronegatividad pares electrónicos no enlazantes geometría molecular átomos unidos al átomo central presencia o no de resonancia

Cl-H - + + Momento dipolar = Q . r Q- Q+ r - + Cl-H + La unión entre átomos con diferentes electronegatividades genera una concentración de cargas negativas en el átomo más electronegativo y una concentración de cargas positivas en el átomo más electropositivo. La medida cuantitativa de la magnitud de un dipolo se denomina momento dipolar ( [unidad: Debye (D)]) = Q . r Q: magnitud de las cargas (de igual valor Q+ y Q-); r: distancia de separación de las cargas. 1 Debye = 3,336 10-30 Coul.m. Si Q= e (4,8 10-10 ues) separada 1 Å (10-8 cm),  = 4,8 D (10-18 ues.cm = 1 D). Q- r Q+

¿Cuál de las siguientes moléculas presenta momento dipolar? CO2 BF3

.. H2O H O H .. ¿ 𝜇 =0? 4de sp3 Geom. Hibridación: tetraédrica Geom. Molecular? .. O .. H H

Moléculas de NH3 y NF3 M o m e n t d i p l a r f = 1 , 5 D N H 3 s F 2

Punto cero: Antes de proceder a dibujar una estructura de Lewis debe conocerse la secuencia de unión de átomos, es decir saber los átomos que se unen entre sí. Ej.: N2O3 , N2O4 , H3PO3 , H3PO2 (ácido hipofosforoso)