Enlaces químicos II: Geometría molecular e hibridación de orbitales atómicos

¿Cuál es la forma de las moléculas? Modelo de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV) Predicción de la geometría de las moléculas mediante la repulsión electroestática de pares de electrones compartidos y libres. La disposición espacial de mínima energía es aquella que minimiza las interacciones electrostáticas repulsivas, de manera que determina la mayor separación física entre las cargas eléctricas del mismo signo. El par de electrones del enlace o del par solitario se toma como un todo electrostático. Los electrones en dobles o triples enlaces se toman, también, como un todo electrostático.

PREDICCIÓN DE GEOMETRÍAS EN FUNCIÓN DE LA TRPEV BH3 CH4 BeCl2 AB2 AB3 AB4

Comparación de la repulsión entre pares de electrones AB4 AB3E AB2E2 pares compartidos vs. pares compartidos pares libres vs. pares libres vs. pares compartidos >

AB5 AB4E AB3E2 AB6 AB5E AB4E2

Geometría molecular y momento dipolar El momento dipolar de una molécula es la suma vectorial de los momentos dipolares de sus enlaces. Por lo tanto depende de su geometría. O H C O momento dipolar = 0 (molécula no polar) momento dipolar  0 (molécula polar) C Cl Ejercicios: ¿Tiene el BF3 un momento dipolar? ¿Tiene CH2Cl2 un momento dipolar? ¿Tiene el CO32- un momento dipolar? momento dipolar = 0 (molécula no polar)

Efecto de pares de electrones solitarios sobre el momento dipolar de la molécula

TEORÍA DE ENLACE–VALENCIA Y GEOMETRÍA. Teoría del enlace valencia: los enlaces se forman compartiendo electrones mediante la superposición de orbitales átomicos con un electrón cada uno. La teoría del enlace valencia y el NH3 N – 1s22s22p3 Si los enlaces se forman a partir de un traslape de 3 orbitales 2p del nitrógeno con un orbital 1s en cada átomo de hidrógeno, ¿cuál sería la geometría de la molécula del NH3? 3 H – 1s1 Con 3 orbitales 2p el ángulo sería de 90 0 El ángulo de enlace real del H-N-H es 107.3 0

Hibridación – Mezcla de 2 o más orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos Al mezclar al menos 2 orbitales diferentes se forman los orbitales híbridos, los cuales tienen una forma distinta a los originales. El número de orbitales híbridos es igual al número de orbítales puros usados en la hibridación. Los enlaces covalentes están formados por: La superposición de orbitales híbridos con orbitales atómicos. La superposición de orbitales híbridos con orbitales híbridos.

Sea la molécula de BeCl2. La estructura de Lewis corresponde a: Cl — Be — Cl Según la TRPEV la geometría debe ser lineal. ¿qué orbitales del Be se traslapan con los del Cl para formar los enlaces Be — Cl? Diagrama orbital: Be   Cl     1s 2s 2p 3s 3p Para poder formar los enlaces el Be “debe promover” un e- del 2s al 2p      1s 2s 2p 1s 2s 2p Los electrones 2s y 2p no tienen la misma energía, ¿cómo forman entonces dos enlace iguales con Cl?       1s 2s 2p 1s 2sp 2p Se han creado 2 orbitales híbridos nuevos (sp) mezclando dos o más orbitales atómicos

Formción de los orbitales híbridos sp Los orbitales híbridos sp son equivalentes en tamaño y energía, y apuntan en direcciones opuestas (180º) Ejemplo: BeCl2 Be: 1s2 2s2 2p0 Be: 1s2 2s1 2p1

Formción de los orbitales híbridos sp2 Ejemplo: La molécula de trihidruro de boro, BH3. B: 1s2 2s2 sp1 (configuración electrónica fundamental) B: 1s2 (2sp2) 1(2sp2) 1 (2sp2) 1 2pz 0 (configuración electrónica híbrida)

Formción de los orbitales híbridos sp3 Ejemplo: La molécula de metano. C: 1s2 2s2 2p2 (configuración electrónica fundamental) C: 1s2 (2sp3) 1(2sp3) 1 (2sp3) 1 (2sp3) 1 (configuración electrónica híbrida)

Otras hibridaciones posibles para el carbono

Formción de los orbitales híbridos sp3d y sp3d2 (o d2sp3)

Angulos de enlace y Geometría Influencia de pares de electrones no enlazantes: Influencia de átomos de distinta electronegatividad: Influencia de los enlaces múltiples: Cloruro de nitrilo N-O parcialmente doble ángulo ONO = 130 º> 120º

# de pares de electrones libres ¿Como predecir la hibridación del átomo central? Escriba la estructura de Lewis de la molécula. Cuente el número de pares de electrones libres y el de átomos unidos al átomo central. # de pares de electrones libres + # átomos unidos Hibridación Ejemplos 2 sp BeCl2 3 sp2 BF3 4 sp3 CH4, NH3, H2O 5 sp3d PCl5 6 sp3d2 SF6

El formaldehido, CH2O Resolver agua, amoníaco (NH3), benceno (C6H6, todos los enlaces C-C y C-H son idénticos, y los ángulos CCC son 120 ) ácido nítrico (HNO3), ácido sulfúrico (H2SO4), dando geometrías y orbitales que participan en la formación de los enlaces.

Ión tetracloroyodato Hexafluoruro de azufre Pentafluoruro de cloro Tetrafluoruro de xenon Tetrafluoruro de azufre Trifluoruro de cloro