Geometría molecular: conceptos, tipos y ejemplos

esta Molécula geométrica Oh Estructura molecular Es la distribución espacial de los átomos cerca del átomo central. Los átomos representan zonas de alta consistencia de electrones y, por lo tanto, se consideran grupos de electrones, con independencia de los enlaces que formen (links sencillos, dobles o triples).

La geometría molecular de un elemento puede caracterizar ciertas de sus características físicas o químicas (punto de ebullición, viscosidad, consistencia, etc.). Por poner un ejemplo, la composición molecular del agua determina su solubilidad.

Fuente: Gabriel Bolivar

Este concepto se proviene de la combinación de 2 teorías y datos experimentales: la teoría del link de valencia (TEV) y la teoría de la repulsión de electrones de la capa de valencia (RPECV). El primero define el link y su ángulo, el segundo la forma geométrica y por tanto la estructura molecular.

¿Qué formas geométricas pueden tomar las moléculas? Las dos primeras teorías dan la contestación. Según RPECV, los átomos libres y los pares de electrones tienen que disponerse en el espacio de tal modo que se minimice la repulsión electrostática entre ellos.

Por consiguiente, la manera geométrica no es azarosa, sino que se busca el diseño más estable. Por servirnos de un ejemplo, en la imagen de arriba, puede ver un triángulo a la izquierda y un octaedro a la derecha. Los puntos verdes representan átomos y las rayas naranjas representan links.

En el triángulo, los tres puntos verdes están orientados a 120 ° entre sí. Este ángulo es igual al ángulo de enlace, con lo que los átomos tienen la posibilidad de repelerse entre sí lo menos viable. En consecuencia, una molécula con un átomo central conectado a otros tres átomos asume una geometría de chato triangular.

No obstante, RPECV pronostica que un par de electrones libres en el átomo central distorsionarán la geometría. En la situacion de un chato triangular, el par empuja tres puntos verdes hacia abajo, lo que da como resultado una geometría piramidal triangular.

Lo mismo puede suceder con el octaedro de la imagen. En él, todos los átomos están separados de la manera más estable.

¿De qué forma conocer por adelantado la geometría molecular del átomo X?

Por esta razón, los pares de electrones aislados también tienen que tratarse como conjuntos de electrones, que junto con los átomos se convierten en lo que tiene por nombre Geometría electrónica,Es el socio inseparable de la geometría molecular.

La geometría molecular se puede saber a partir de la geometría electrónica y la detección de pares de electrones libres a través de la composición de Lewis. La suma de todas las geometrías moleculares proporciona el esquema de la estructura general.

Géneros de geometría molecular

Como exhibe la imagen primordial, la geometría molecular depende del número de átomos que cubren al átomo central. No obstante, si hay un par de electrones no dividido, cambia de geometría porque ocupa mucho volumen. Crea un efecto espacial.

Como resultado, la geometría de muchas moléculas tiene la posibilidad de tener múltiples formas peculiaridades. Aquí se producen diversos tipos de geometrías moleculares o construcciones moleculares.

¿Cuándo es la geometría igual a la composición? Es solo si la composición no tiene más de un tipo geométrico que los 2 representan lo mismo, de lo contrario se deben tener en consideración todos los tipos que ya están y conceder un nombre global (lineal, ramificado, esférico, plano, etcétera.) la estructura.

La geometría es especialmente útil para explicar la estructura de sólidos desde entidades estructurales.

Preciso

Todos los enlaces covalentes son direccionales, por consiguiente, los enlaces AB son lineales. Pero, ¿la molécula AB es lineal?2• Si este es el caso, la geometría se puede expresar sencillamente en la forma: BAB. Dos átomos de B están separados por un ángulo de 180º, según TEV A debe tener un orbital híbrido sp.

bocinazo

Fuente: Gabriel Bolivar

La geometría lineal se puede asumir inicialmente para la molécula AB2; No obstante, antes que se puedan sacar conclusiones, primero hay que detallar la composición de Lewis. Cuando se dibuja la composición de Lewis, se puede detectar el número de pares de electrones no compartidos (:) en los átomos de A.

En un caso así, el par de electrones sobre A empuja los 2 átomos de B hacia abajo y cambia sus ángulos. Como resultado, la molécula lineal BAB ocasionalmente se convierte en una geometría V, boomerang o angular (arriba)

La molécula de agua HOH es un caso de muestra ideal de este tipo de geometría. En el átomo de oxígeno hay 2 pares de electrones indivisos orientados en un ángulo de aproximadamente 109 °.

¿Por qué este ángulo? Ya que la geometría electrónica es un tetraedro, tiene 4 esquinas: dos son átomos de hidrógeno y 2 son electrones. En la imagen de arriba, vea el punto verde y los 2 párpados que han dibujado un tetraedro con el punto azul en el medio.

Si O no tiene pares aislados, el agua forma una molécula lineal, su polaridad reduce y es posible que no existan océanos, océanos, lagos, etcétera.

Tetraedro

Fuente: Gabriel Bolivar

La imagen superior muestra la geometría tetraédrica, para las moléculas de agua su geometría electrónica es tetraédrica, pero en el momento en que se elimina el par apartado de electrones se puede observar que se convierte en geometría angular. Esto asimismo se ve simplemente sacando los 2 puntos verdes, los dos sobrantes dibujando una V con puntos azules.

¿Qué ocurre si en lugar de 2 pares de electrones libres, solo hubiera un par de electrones libres? Luego se crea un chato triangular (imagen primordial). Sin embargo, gracias a la supresión de un grupo electrónico, el efecto estérico de los pares de electrones libres es inevitable. Por consiguiente, tuerce el chato triangular en una pirámide con una base triangular:

Fuente: Gabriel Bolivar

Si bien la geometría molecular de los triángulos y las pirámides tetraédricas es diferente, la geometría electrónica es exactamente la misma: un tetraedro. Entonces, ¿la pirámide triangular no es geometría electrónica?

La respuesta es no, porque es producto de la distorsión causada por la "hoja que lleva los ojos". Su efecto espacial y forma geométrica no tienen en cuenta ninguna deformación posterior.

En consecuencia, siempre es importante determinar primero la geometría electrónica usando la estructura de Lewis antes de definir la geometría molecular. Molécula de amoníaco, NH3, Es un ejemplo de la geometría molecular de una pirámide triangular, pero tiene una geometría electrónica tetraédrica.

Triángulo de bipiramida

Fuente: Gabriel Bolivar

En tetraedros, pirámides y pirámides triangulares, sus átomos centrales hasta la actualidad tienen todas y cada una de las hibridaciones sp además de la geometría lineal.3, Según TEV. Esto quiere decir que si sus ángulos de enlace se determinan experimentalmente, deberían estar en torno a 109 °.

Desde la visión de la geometría bipiramidal triangular, hay cinco grupos de electrones alrededor del átomo central. En la imagen de arriba, puede ver cinco puntos verdes; tres están en la parte de abajo del triángulo y 2 están en situación axial, o sea, en la parte superior y también inferior de la pirámide.

¿Qué tipo de híbridos tiene el punto azul? Se precisan cinco orbitales híbridos para conformar un enlace fácil (naranja), que consigue con cinco carriles Sp3d (el producto de una mezcla de un orbital s, tres py un orbital d).

Al considerar cinco grupos de electrones, la geometría ya está expuesta, pero debido a la presencia de pares de electrones poco recurrentes, de nuevo sufre las distorsiones producidas por otras geometrías. Asimismo surge la próxima pregunta: ¿pueden estos pares tomar alguna posición en la pirámide? Son: axial o ecuador.

Posición axial y ecuatorial

El punto verde, que forma la base del triángulo, está en el ecuador, al tiempo que los dos puntos e en el extremo superior están debajo y en situación axial. ¿Dónde van a estar los primeros pares electrónicos no compartidos? En la posición donde se minimizan la repulsión electrostática y los efectos estéricos.

En la posición axial, el par de electrones crea un presión vertical (90 °) sobre la base triangular, y en el momento en que está en situación ecuatorial los dos grupos sobrantes de electrones de la base están separados por 120 ° y los 2 extremos se presionan a 90 ° (en vez de tres, como una base).

En consecuencia, el átomo central intentará alinear su único par de electrones con el ecuador para hacer una geometría molecular más permanente.

Oscilación y forma de T

Fuente: Gabriel Bolivar

Si en la geometría triángulo-bipiramidal uno o más átomos son reemplazados por pares de electrones aislados, también vamos a tener otras geometrías moleculares.

En el lado izquierdo de la imagen de arriba, la forma geométrica se convierte en una manera oscilante. En él, pares de electrones apartados empujan a los 4 átomos sobrantes en exactamente la misma dirección y doblan sus enlaces hacia la izquierda. Tenga presente que el par y los 2 átomos están en el mismo chato del triángulo que el doble cono original.

En el lado derecho de la imagen, hay una estructura geométrica con apariencia de T. Esta geometría molecular es el resultado de sustituir 2 pares de electrones con 2 átomos, tal es así que los tres átomos restantes se disponen en exactamente el mismo chato, lo que dibuja una letra T.

Entonces, para las moléculas AB5, Asunción de geometría triangular y doble cono. No obstante ABCuarto, La geometría de los electrones es la misma, supone la geometría oscilante y AB3, Forma geométrica en forma de T. De todos estos, A (normalmente) va a tener híbridos sp3D.

Para saber la geometría molecular, es requisito dibujar la estructura de Lewis y por consiguiente su geometría electrónica. Si hablamos de un cono triangular doble, los pares de electrones libres se rechazan, pero no su efecto espacial sobre los átomos sobrantes. Por consiguiente, tenemos la posibilidad de distinguir claramente tres probables geometrías moleculares.

octaedro

La geometría molecular octaédrica se expone en el lado derecho de la imagen principal, esta geometría se ajusta a la unión ABSexto. DejarCuarto Se forma una base cuadrada y ámbas B restantes están en situación axial. Por tanto, se forman una pluralidad de triángulos equiláteros que son caras octaédricas.

También aquí (como en todas y cada una de las geometrías electrónicas) puede haber pares de electrones libres, de modo que de este suceso resultan otras geometrías moleculares. Por servirnos de un ejemplo AB5 Una composición geométrica electrónica octaédrica que consta de una pirámide cuadrada y AB en las esquinas inferioresCuarto Chato cuadrado:

Fuente: Gabriel Bolivar

En el caso de una geometría electrónica octaédrica, estas 2 geometrías moleculares son las más equilibrados respecto a la repulsión electrostática. En geometría plana cuadrada, los 2 pares de electrones están separados 180 °.

¿Cuál es la hibridación del átomo A en estas geometrías (o estructuras, si es único)? Una vez más, TEV afirma que hay sp. es3D.2, Seis orbitales híbridos que dejan a A alinear el grupo electrónico en la punta del octaedro.

Diferente geometría molecular

Cambiando la base de la pirámide mencionada hasta ahora, se pueden obtener ciertas geometrías moleculares más complicadas. Por poner un ejemplo, la base de un doble cono pentagonal es un pentágono, y la conexión que lo forma tiene la fórmula general ABSéptimo.

De la misma con otras geometrías moleculares, la substitución de los átomos de B con pares de electrones solitarios distorsiona la geometría en otras formas.

También, la conexión es ABOctavo Puede emplear formas geométricas como antiprismas cuadrados; ciertas formas geométricas pueden ser realmente complejas, singularmente para la fórmula ABSéptimo De (a AB12).

Ejemplos de geometría molecular

A continuación se mencionan múltiples compuestos para cada geometría molecular principal. Como ejercicio, tenemos la posibilidad de dibujar estructuras de Lewis para todos los ejemplos y demostrar si la geometría molecular que se enumera ahora se obtiene con geometría electrónica.

Geométricamente lineal

-Etileno, H2¿Qué? ¡2

-Cloruro de berilio, BeCl2 (Cl-Be-Cl)

-Dióxido de carbono, monóxido de carbono2 (O = C = O)

-Nitro, N2 (No)

Dibromuro de mercurio, ed2 (Bromo-mercurio-bromo)

-Anión triyoduro, yo3¿Una suerte de? ? ? ? (Tres)

-Ácido blaúico, HCN (H-Nâ ?? C)

Su ángulo debe ser de 180 ° para que se produzca la hibridación sp.

Ángulo geométrico

¿Una especie de? ? ? ?el agua

-Dióxido de azufre, SO2

-Dióxido de nitrógeno, NO2

-Ozono, O3

-Ani Amiduro, NH2¿Una especie de? ? ? ?

Triángulo plano

-Trifluorobromuro, BF3

-Tricloruro de aluminio, A.C.3

-Nitrito, NO3¿Una suerte de? ? ? ?

-carbonato aniónico, CO32 ??

Tetraedro

-Gas metano, CHCuarto

-Tetracloruro de carbono, CClCuarto

-Catin Amonio, pequeñoCuarto+

-Sulfato de anís, SOCuarto2-

Triángulo piramidal

-Amonaco, Nueva Hampshire3

-Hidratación catiónica, H3Oh+

Triángulo de bipiramida

-Pentafluoruro de fósforo, PF5

- pentacloruro de antimonio, SbF5

vibración

Tetrafluoruro de azufre, SFCuarto

Forma de T

-Tricloruro de yodo, ICl3

-Clorotrifluoruro, ClF3 (Estos dos compuestos se nombran compuestos interhalógenos)

octaedro

-Hexafluoruro de azufre, SFSexto

-Hexafluoruro de selenio, SeFSexto

-Hexafluorofósforo, PFSexto¿Una suerte de? ? ? ?

Para resumir, la geometría molecular enseña la observación de las propiedades químicas o físicas de la materia. Sin embargo, se apoya en geometría electrónica, con lo que siempre debe determinarse antes de la primera.

hacer referencia a

  1. Wheaton, Davis, Peck y Stanley. Cuenca. (Octava edición). Learning CENGAGE, páginas 194-198.
  2. Shiver y Atkins. (2008). Química Inorgánica. (Cuarta edición, páginas 23, 24, 80, 169). McGraw Hill.
  3. Mark Y también. Tuckerman. (2011). Geometría molecular y teoría VSEPR. Conseguido de: nyu.edu
  4. Chembook virtual, Charles E. Ohardt. (2003). Introducción a la geometría molecular. Recuperado de: chimie.elmhurst.edu
  5. Texto libre de química. (2016, 8 de septiembre). Geometría molecular. Conseguido de: chem.libretexts.org

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