Estructuras de Lewis, Geometría de la molécula y tipos de enlace Prof. Sandra González UNE

Enlaces iónicos y covalentes La configuración electrónica de un elemento representativo, y específicamente, la configuración de su capa de valencia determina: Su energía de ionización Su afinidad electrónica Estas propiedades determinan si el átomo tenderá a perder electrones, ganarlos o compartirlos.

http://www.adi.uam.es/docencia/elementos/spv21/conmarcos/graficos/ionizacion.jpg

Ver figura 9.5, pág. 378 en el texto (Chang).

Enlaces iónicos y covalentes Los elementos de la familias I y II tienen energías de ionización bajas, por lo que forman cationes. Los elementos de la familia VII y el oxígeno tienen energías de afinidad electrónica altas por loque tienden a formar aniones. La atracción electrostática entre un catión y un anión es lo que se conoce como un enlace iónico.

Enlace iónico Son enlaces fuertes Formados por un metal y un no metal La diferencia en electronegatividad de los átomos es 2.0 ó más. Forma redes cristalinas, no moléculas.

Enlace covalente Un par de electrones es compartido por dos átomos. Si ambos átomos tienen igual electronegatividad: enlace covalente puro o no polar Si un átomo es más electronegativo: enlace covalente polar Compuestos con este tipo de enlace forman moléculas.

Estructuras de Lewis Representación escrita de una molécula utilizando los símbolos químicos de los elementos y puntos para representar electrones. Se representan solamente los electrones en la capa de valencia de cada elemento que forma el compuesto. Los electrones siendo compartidos se representan con puntos o una línea.

Estructuras de Lewis Regla del octeto Contabilizar la cantidad total de electrones disponibles. Determinar la cantidad total de electrones que debe contener cada átomo para cumplir con la regla del octeto. Determinar cuál será el átomo central de la estructura Dibujar los puntos (representan electrones) de manera que los átomos cumplan con 8 electrones cada uno (hay excepciones: H solo tendrá 2 electrones) Considerar si hay estructuras resonantes.

Procedimiento para dibujar estructura de H2O: Familia a la que pertenece cada elemento (e- en capa de valencia) H 1 O 6 Total 8 Electrones totales par cumplir con regla del octeto 2 12 Total de electrones a ser compartidos 12 – 8 = 4 Total de enlaces en la molécula 4 / 2 = 2 enlaces

Vamos a hacer ejemplos…

Cargas Formales Para calcular la carga formal de cada átomo en la estructura de Lewis: CF= # familia – [electrones formando enlace + electroness no

Estructuras de resonancia Cuando una molécula no puede ser representada por una sola estructura, se dibujan varias, que combinadas representen los datos experimentales.

HIBRIDACIÓN DE ORBITALES ATÓMICOS

Para poder explicar las observaciones experimentales sobre el largo de enlace la naturaleza de los enlaces, se desarrolló la teoría de hibridación de orbitales atómicos. Es un concepto hipotético en el que se combinan orbitales diferentes para producir orbitales que puedan formar enlaces covalentes tipo σ (sigma).

Visualización de los orbitales en un átomo

Enlaces sigma (σ): Tres posibles combinaciones 1) Dos orbitales s 2) Un orbital s y un orbital p 3) Dos orbitales p

Enlaces π

Configuración electrónica del átomo de carbono Para carbono: Configuración electrónica del átomo de carbono

Estado excitado

¿Como sera para carbono orbital nuevo produce enlaces covalentes ¿Como sera para carbono formando enlace doble? Estado excitado

Representación Pictórica

Hagamos lo mismo para carbono formando Un enlace triple. Ya somos expertos… Hagamos lo mismo para carbono formando Un enlace triple. Estado excitado

Representación Pictórica

Geometría de la molécula

Podemos predecir la geometría de la molécula a partir de la estructura de Lewis (Teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia) Contabilizar el total de pares de electrones rodeando al átomo central (enlaces múltiples cuentan como sencillos) Contabilizar cuántos de éstos son pares no enlazantes (pares solitarios)

Predicción de geometría Pares rodeando al átomo central Pares no enlazantes Geometría de la molécula Hibridación del átomo central 2 lineal sp 3 Trigonal plana sp2 1 angular 4 tetrahedral sp3 Trigonal piramidal

Predicción de geometría Pares rodeando al átomo central Pares no enlazantes Geometría de la molécula Hibridación del átomo central 4 2 angular sp3 5 Trigonal bipiramidal sp3d 1 balancín Forma de T 6 Octahedral sp3d2 Cuadrada Piramidal Cuadrada plana

Lineal

Trigonal plana

Tetraedral

Trigonal piramidal

Angular

Trigonal bipiramidal

Balancín o tetraedro distorsionado

Forma de T

Octaedral

Cuadrada piramidal

Cuadrada plana

Otro tipo de enlace Enlace metálico Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades bajas y muy parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro de perder o ganar los electrones. La forma de cumplir la regla de octeto es mediante la compartición de electrones entre muchos átomos. Se crea una nube de electrones que es compartida por todos los núcleos de los átomos que ceden electrones al conjunto.

Determinación de polaridad de una molécula Criterios: Electronegatividad de los átomos que forman los enlaces Tipo de enlaces presentes Geometría de la molécula Separación de región relativamente más positiva (menor densidad electrónica) de la región relativamente negativa (mayor densidad electrónica)

Veamos ejemplos…