8/2/2019 Gua de Estudio - Parte 4

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CAPITULO XIII

UNIONES QUIMICAS II: geometra

electrnicaOMETRIA MOLECULARHemos dicho al estudiar uniones qumicas que un enlace covalente es polar cuando

existe cierta diferencia de electronegatividad entre los tomos que se unen. La magnitud

que mide la polaridad de un enlace o de una molcula como un todo es el momento

dipolar () y la unidad en que se mide es el Debye (D). El momento dipolar es igual a la

fraccin de carga (q) que se separa por la distancia de separacin (d):

dq =

Dos cargas opuestas separadas en el espacio generan un campo elctrico desde la carga positiva a la

negativa

pero es una magnitud vectorial, o sea que es un vector que tiene mdulo, direccin y

sentido.

Si una molcula es diatmica y por lo tanto tiene un solo enlace, su polaridad es

directamente la polaridad de dicho enlace.

Si el enlace es no polar como en el cloro la molcula es no polar:

Si el enlace es polar como en el caso del cloruro de hidrgeno la molcula es polar.

Vimos que cuando existe esta polaridad se forma un dipolo:

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Cul ser la geometra de una molcula diatmica? Al tener un nico enlace, la

molcula es lineal (la lnea la determina el enlace), pero no se puede determinar ningn

ngulo. Para determinar un ngulo se necesitan dos rectas (dos enlaces).

Cuando una molcula tiene ms de una unin, el momento dipolar de la molcula es la

suma de los momentos dipolares de todas las uniones. Pero esa suma no es una sumaescalar, sino que es una suma vectorial.

Cuando se suman vectores el mdulo y la direccin del vector suma depende del ngulo

que estn formando dichos vectores. Por lo tanto, el momento dipolar total de una

molcula con ms de una unin depende de la disposicin en el espacio de dichas

uniones. Para conocer dicha disposicin espacial necesitamos conocer la geometra de la

molcula.

Existen formas experimentales que permiten determinar la geometra de una molcula, y

teoras que permiten predecirla. Ms adelante veremos una teora muy sencilla que

permite predecir la geometra tanto de molculas como de iones poliatmicos. Es la

teora de repulsin de pares de electrones de valencia (TRePEV). Esta teora se basa en

cuatro postulados:

1. El factor ms importante que determina la geometra de una molcula son los

pares de electrones de valencia (de la CEE) de los tomos involucrados en las

uniones. Como veremos solamente casos en los que existe un tomo central, lo

que determinar la geometra son los pares de electrones de valencia de ese

tomo central, no los pares de electrones de valencia de los tomos que lo estn

rodeando.

2. Dichos pares de electrones se distribuyen en el espacio de manera tal que la

distancia entre ellos sea la mxima posible (lo ms lejos posible) para que la

repulsin entre ellos sea la mnima posible.

3. Los pares de electrones no compartidos o libres (que no forman uniones)

ocupan ms espacio que los pares compartidos. Esto hace que el ngulo de

enlace entre los pares compartidos se achique.

4. A los efectos de determinar la geometra, las uniones mltiples (dobles o triples)

se deben considerar como si fueran simples (como si se compartiera un solo par

de electrones).

Teniendo en cuenta los postulados de TRePEV podemos predecir en general, no en

todos los casos, y de una forma bastante satisfactoria la geometra de diversas

molculas.

Ejemplo 1:

Cloruro de berilio BeCl2

El berilio, tomo central, posee dos pares de electrones compartidos. Segn el segundo

postulado lo ms lejos que pueden disponerse en el espacio es en forma lineal, o sea

formando un ngulo de 180.

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Su geometra, tanto la electrnica (geometra electrnica) como la molecular (geometramolecular), es LINEAL. Podrs apreciar mejor la diferencia entre geometra electrnica

y geometra molecular cuando veamos los casos en que quedan pares de electrones sin

compartir.

Cada unin entre el berilio y el cloro es polar, pero los momentos dipolares sern

iguales en mdulo, por ser entre tomos iguales. Por la disposicin en el espacio,

determinada por la geometra, los momentos dipolares tienen igual direccin y sentido

contrario. Como tienen igual mdulo, igual direccin y sentido contrario su suma dar

cero. Es una molcula NO POLAR.

Ejemplo 2:

Trifluoruro de boro BF3

Estamos ante una excepcin a la regla del octeto. El boro tiene 3 pares de electrones

compartidos. La forma de disponer esos tres pares de electrones lo ms lejos posible es

hacia los vrtices de un tringulo equiltero. Las tres uniones quedan en un plano. Esa

geometra se denomina PLANA TRIANGULAR y los ngulos entre los enlaces son de

120. Nuevamente geometra electrnica y geometra molecular son iguales.

Los tres momentos dipolares de las uniones boro flor son iguales en mdulo, pero al

estar dispuestos en el espacio en forma simtrica (existe un centro de simetra), su suma

es igual a cero. Es una molcula NO POLAR.

Ejemplo 3:

Metano CH4

El carbono, tomo central, tiene cuatro pares de electrones compartidos. La mxima

separacin en el espacio de cuatro puntos respecto de uno central son los vrtices de un

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tetraedro regular, con un ngulo de 109,5. Not que esta separacin es mayor que si los

cuatro puntos estuvieran en un plano, donde el ngulo sera de 90.

Qu es un tetraedro regular? Un tetraedro regular es una pirmide triangular con todos

sus lados y caras iguales, es totalmente simtrico, tiene un centro de simetra.

Para el metano entonces geometra electrnica = geometra molecular = tetradrica y los

ngulos entre las uniones son de 109,5.

Los cuatro momentos dipolares de las cuatro uniones son iguales en mdulo y estn

dispuestos en el espacio en forma simtrica por tener geometra tetradrica. Por lo tanto,

su suma ser igual a cero y la molcula de metano es NO POLAR.

Ejemplo 4:

Amonaco NH3

En el amonaco existen sobre el nitrgeno 4 pares de electrones, de los cuales tres estncompartidos y uno libre. Su geometra electrnica = tetradrica. Al quedar un par de

electrones libres, quedan tres uniones, que en este caso determinan entre los cuatro

tomos una pirmide triangular achatada, su geometra molecular = PIRAMIDAL con

ngulo < a 109. Es una molcula POLAR.