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3.7: Formas moleculares: teoría de repulsión de pares de electrones de vaina de valencia (VSEPR)

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    La estructura de Lewis dice la conexión entre los átomos y cualquier par solitario presente, pero no dice los ángulos exactos de los enlaces alrededor del átomo central o la forma real de la molécula. La forma convencional de presentar una estructura de Lewis de una molécula la muestra como una cepilladora, por ejemplo, CH 4 como loclipboard_ee2b18a861c8fdde551b1bfc7bf554b8b.png que implica que la molécula sea plana y que los ángulos de enlace H-C-H sean de 90 o 180 o. La molécula CH 4 real es no planar comoclipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png con todos los ángulos de enlace H-C-H 109.5 o. La siguiente teoría ayuda a explicar las formas reales de las moléculas.

    Teoría de repulsión de pares de electrones de concha de valencia (VSERP)

    La teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia predice la forma de la molécula y los ángulos de enlace basándose en el hecho de que los electrones de la capa de valencia alrededor del átomo central en una molécula se agrupan. Los grupos de electrones se repelen entre sí y se alejan lo más posible entre sí.

    Grupos de electrones

    Un par solitario, un enlace sencillo, un doble enlace y un triple enlace, cada uno de estos es un grupo de electrones. Esto se debe a que dos elecciones de enlace sencillo, cuatro electrones de un doble enlace y seis electrones de un triple enlace se localizan en la región a lo largo del eje del enlace, es decir, se agrupan entre sí. De igual manera, un par solitario se ubica en un espacio definido alrededor del átomo. Por ejemplo, el carbono en metano (clipboard_ee2b18a861c8fdde551b1bfc7bf554b8b.png) tiene cuatro grupos de electrones que son los cuatro enlaces simples (enlaces C-H) alrededor del carbono. El carbono en dióxido de carbono (O=C=O) tiene dos grupos de electrones que son los dos dobles enlaces alrededor del carbono, y en H-C=N tiene dos grupos de electrones que son un enlace sencillo (enlace C-H) y un triple enlace (enlace C=N).

    Formas moleculares y ángulos de enlace basados en la teoría VSEPR

    Un grupo de electrones

    Un grupo de electrones entre dos átomos es siempre una molécula lineal. Por ejemplo, H-H, O=O, N=N y H-Clclipboard_e2345797732145448c37be656ebac3eea.png, son moléculas lineales, donde el hidrógeno es blanco y el cloro es verde en el modelo H-Cl.

    Grupos de dos electrones

    Los grupos de dos electrones están más alejados en una geometría lineal con el átomo central en el centro de la línea y los ángulos de enlace de 180 o alrededor del átomo central. Los ejemplos incluyen CO 2clipboard_e587d5d66e4d325417072928a0406c912.png y HCNclipboard_e7b39dd5a7dd5975dde145c02662ccb9a.png, donde el átomo de carbono central es gris, el hidrógeno es blanco, el nitrógeno es azul y el oxígeno es rojo.

    Grupos de tres electrones

    Los grupos de tres electrones están más alejados cuando están en las esquinas de un triángulo en una geometría trigonal plana con el átomo central en el centro del triángulo y los ángulos de enlace de 120 o alrededor del átomo central. Los ejemplos incluyen BF 3 clipboard_efe9780eec0332f8b99c252f16dcc378d.pngy H 2 COclipboard_ea2123bca03623bb44d97ee0220ab2e04.png, donde el boro es rosa, F es verde, el carbono es gris, el oxígeno es rojo y el hidrógeno es blanco.

    Si uno de los dominios de electrones es un par solitario, la geometría del dominio electrónico sigue siendo la misma, pero la geometría de los átomos en la molécula, es decir, la geometría de la molécula, está doblada. Por ejemplo,clipboard_e3320bb339e861ee156edb300c9858db0.png tiene tres dominios de electrones y geometría de dominio electrónico plano trigonal, pero hay un par solitario. Entonces, la geometría de la molécula se dobla comoclipboard_e43cbf1393c18f7ec92d23e3427795895.png, donde el azufre es amarillo, y el oxígeno es rojo (par solitario en no se muestra).

    Grupos de cuatro electrones

    Los grupos de cuatro electrones están más alejados cuando están en las esquinas de un tetraedro en una geometría tetraédrica con el átomo central en el centro del tetraedro y los ángulos de enlace de 109.5 o alrededor del átomo central como:. Un ejemplo es el metano CH 4clipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png, donde el carbono es gris, y los hidrógenos son blancos.

    Si uno de los dominios de electrones es un par solitario, la geometría del dominio electrónico sigue siendo tetraédrica, pero la geometría de la molécula es piramidal trigonal comoclipboard_e0bc10705b86d7dd0b7a9d4670ff79b45.png con tres átomos peréferales en las esquinas del triángel y el átomo central elevado a la parte superior de la pirámide. Un ejemplo es el amoníaco (:NH 3)clipboard_e279a05d0785cb1c2a0b2c4c0be750b03.png, donde el nitrógeno es azul, y los hidrógenos son blancos.

    Si dos dominios de electrones son pares solitarios, la geometría de los dominios de electrones sigue siendo tetraédrica, pero la geometría de la molécula está doblada. Un ejemplo es el agua (clipboard_ebc0895f0b82d0e99a60b6dcb456adce4.pngclipboard_e9fa6fd03d1694bd0b2fdafb424403d31.png), donde el oxígeno es rojo, y los hidrógenos son blancos.

    El Cuadro 1 es el resumen de las geometrías del dominio electrónico y las correspondientes geometrías moleculares.

    Cuadro 1: Geometrías moleculares comunes alrededor del átomo central

    Dominio de electrones

    Par solitario

    Geometría de dominio electrónico

    Geometría de moléculas

    Ángulos de unión

    Ejemplos

    1

    0

    Lineal

    Lineal

    -

    HClclipboard_e2345797732145448c37be656ebac3eea.png

    2

    0

    Lineal

    Lineal

    180 o

    CO 2clipboard_e587d5d66e4d325417072928a0406c912.png

    HCNclipboard_e7b39dd5a7dd5975dde145c02662ccb9a.png

    3

    0

    Piramidal trigonal

    Piramidal trigonal

    120 o

    H 2 COclipboard_ea2123bca03623bb44d97ee0220ab2e04.png

    3

    2

    Piramidal trigonal

    Doblada

    120 o

    clipboard_e3320bb339e861ee156edb300c9858db0.pngclipboard_e43cbf1393c18f7ec92d23e3427795895.png

    4

    0

    Tetraédrico

    Tetraédrico

    109.5 o

    CH 4 clipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png

    4

    1

    Tetraédrico

    Piramidal trigonal

    109.5 o

    :NH 3clipboard_e279a05d0785cb1c2a0b2c4c0be750b03.png

    4

    2

    Tetraédrico

    Doblada

    109.5 o

    clipboard_ebc0895f0b82d0e99a60b6dcb456adce4.pngclipboard_e9fa6fd03d1694bd0b2fdafb424403d31.png

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