Enlaces químicos II:Geometría molecular e hibridación de orbitales

atómicos

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

3 H – 1s1

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?

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

1. Al mezclar al menos 2 orbitales diferentes se forman los orbitales híbridos, los cuales tienen una forma distinta a los originales.

2. El número de orbitales híbridos es igual al número de orbítales puros usados en la hibridación.

3. Los enlaces covalentes están formados por:

a. La superposición de orbitales híbridos con orbitales atómicos.

b. 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

1s 2s 2pCl

3s 3p

Para poder formar los enlaces el Be “debe promover” un e- del 2s al 2p

Los electrones 2s y 2p no tienen la misma energía, ¿cómo forman entonces dos enlace iguales con Cl?

Se han creado 2 orbitales híbridos nuevos (sp) mezclando dos o más orbitales atómicos

1s 2s 2p

1s 2s 2p

1s 2s 2p

1s 2sp 2p

Formción de los orbitales híbridos sp

Los orbitales híbridos sp son equivalentes en tamaño y energía, y apuntan en direcciones opuestas (180º)

Be: 1s2 2s2 2p0

Be: 1s2 2s1 2p1

Ejemplo: BeCl2

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 sp2

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)

Formción de los orbitales híbridos sp3

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 nitriloN-O parcialmente dobleángulo ONO = 130 º> 120º

# de pares de electrones libres

+# átomos unidos Hibridación Ejemplos

2

3

4

5

6

sp

sp2

sp3

sp3d

sp3d2

BeCl2

BF3

CH4, NH3, H2O

PCl5

SF6

1. Escriba la estructura de Lewis de la molécula.

2. Cuente el número de pares de electrones libres y el de átomos unidos al átomo central.

¿Como predecir la hibridación del átomo central?

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