Geometría molecular - Bien explicado PDF

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Resumen sobre geometría molecular bien explicado y resumido *ENTENDIBLE*...

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Geometría molecular La geometría molecular o composición molecular es el reparto espacial de los átomos cerca de un átomo central. Los átomos representan zonas donde hay una alta densidad electrónica, y se piensan por consiguiente conjuntos electrónicos, sin que importe los enlaces que formen (simples, dobles o triples). La geometría molecular de un factor puede caracterizar varias de sus características físicas o químicas (punto de ebullición, viscosidad, densidad, etcétera.). Ejemplificando, la composición molecular del agua establece su solubilidad.

Este criterio nace de la mezcla y los datos experimentales de 2 teorías: la del enlace de valencia (TEV) y la de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV). Según la RPECV, los átomos y pares de electrones libres tienen que disponerse en el espacio de tal forma que reduzcan al más alto la repulsión electrostática entre ellos. Los puntos de vista verdes representan los átomos y las franjas anaranjadas los enlaces. En el triángulo, los 3 aspectos verdes se orientan en una división de 120º. Este ángulo, que es lo mismo al del enlace, posibilita que los átomos se repelan entre sí lo menor viable. Por consiguiente, una molécula con un átomo central unificado a otros 3 adoptará una geometría plano trigonal. No obstante, la RPECV predice que dos electrones independientes en el átomo central distorsionarán la geometría. Para la situación del plano trigonal, este par empujará

hacia debajo los 3 aspectos verdes, dando como resultado una geometría pirámide trigonal.

¿Cómo saber con antelación la geometría molecular de un átomo X? Para eso, se necesita tener en cuenta además los pares de electrones libres como conjuntos electrónicos. Dichos, unidos a los átomos, definirán lo cual se sabe cómo la geometría electrónica, la cual es compañera inseparable de la geometría molecular. Desde la geometría electrónica, y habiendo detectado por medio de la composición de Lewis los pares de electrones libres, se puede implantar cuál va a ser la geometría molecular. La sumatoria de cada una de las geometrías moleculares brindará un bosquejo de la composición universal.

Tipos de geometría molecular Como se aprecia en la imagen primordial, la geometría molecular es dependiente de cuántos átomos rodean al átomo central. No obstante, si permanecen presentes dos electrones sin compartir, éste modificará la geometría ya que ocupa mucho volumen. Y es aquí donde emergen los diversos tipos de geometría molecular o composición molecular. Las dos denotan lo mismo sólo en los casos donde la composición no tenga bastante más de un tipo de geometría; de lo opuesto, tienen que considerarse todos los tipos presentes y darle a la composición un nombre universal (lineal, ramificada, globular, plana, etcétera).

Lineal Todos los enlaces covalentes son direccionales, por lo cual el enlace A-B es lineal. Empero, ¿será lineal la molécula AB2? En caso afirmativo, la geometría se representa simplemente como: B-A-B. Ambos átomos B permanecen separados por un ángulo de 180º, y conforme con la TEV, A debería tener orbitales híbridos sp.

Angular Se puede dar por sentado antes que nada una geometría lineal para la molécula AB2; no obstante, es muy importante hacer un dibujo la composición de Lewis previo a llegar a una conclusión. Dibujada la composición de Lewis, se puede detectar el número de pares de electrones sin compartir (:) sobre el átomo de A. Una vez que en otros términos de esta forma, encima de A los pares de electrones empujan ambos átomos de B hacia debajo, cambiando sus ángulos. Como consecuencia, la molécula lineal B-A-B acaba convirtiéndose en una V, un boomerang o en una geometría angular (imagen superior). La molécula del agua, H-O-H, es el ejemplo ideal para esta clase de geometría. En el átomo de oxígeno hay 2 pares de electrones sin compartir los cuales se orientan en un ángulo aproximado de 109º. ¿Por qué este ángulo? Ya que la geometría electrónica es tetraédrica, la cual tiene 4 vértices: 2 para los átomos de H, y 2 para los electrones. En la imagen preeminente

nótese que los aspectos verdes y ambos “lóbulos con ojos” dibujan un tetraedro con el punto azulado en su centro. Si el O no tuviera pares de electrones independiente, el agua formaría una molécula lineal, su polaridad reduciría y los mares, océanos, lagos, etcétera., posiblemente no existirían de la misma forma que se conocen.

Tetraédrica

La imagen preeminente representa la geometría tetraédrica. Para la molécula del agua, su geometría electrónica es tetraédrica, sin embargo, al remover los pares libres de electrones puede notarse que se transforma en una geometría angular. Esto además se observa simplemente al borrar 2 puntos de vista verdes; ambos restantes dibujarán la V con el punto azul. ¿Y si en vez de 2 pares de electrones libres hubiera solo uno? Entonces quedaría un plano trigonal (imagen principal). No obstante, al borrar un conjunto electrónico, no se previene el impacto estérico que crea el par de electrones libres. Por consiguiente, éste distorsiona el plano trigonal a una pirámide de base triangular:

Aun cuando la geometría molecular pirámide trigonal y tetraédrica sean diversas, la geometría electrónica es la misma: tetraédrica. ¿Entonces la pirámide trigonal no cuenta como geometría electrónica? La contestación es no, pues es producto de la distorsión provocada por el “lóbulo con ojos” y su impacto estérico, y esa geometría no toma presente distorsiones posteriores. Por esta razón, continuamente es fundamental decidir primero la geometría electrónica con ayuda de las construcciones de Lewis previo a conceptualizar la geometría molecular. La molécula de amoníaco, NH3, es una ejemplificación de geometría molecular pirámide trigonal, sin embargo, con geometría electrónica tetraédrica.

Bipirámide trigonal Hasta ahora, a exclusión de la geometría lineal, en la tetraédrica, la angular y la pirámide trigonal sus átomos centrales poseen hibridación sp3, de acuerdo con la TEV. Esto significa que, si se determinara experimentalmente sus ángulos de enlaces, éstos deberían ser cerca de 109º. Desde la geometría dipiramidal trigonal, son 5 los equipos electrónicos ámbito al átomo central. En la imagen preeminente se puede valorar con los 5 puntos de vista verdes; 3 en la base triangular, y 2 en posiciones axiales, los cuales son los vértices preeminente e inferior de la pirámide. ¿Qué hibridación tiene entonces el punto azul? Requiere de 5 orbitales híbridos para conformar los enlaces primordiales (de color anaranjado). Esto lo consigue por medio de los 5 orbitales sp3d (producto de la mezcla de un orbital s, 3 p y un d). Al tener en cuenta 5 equipos electrónicos, la geometría es la ya expuesta, empero al haber pares de electrones sin compartir, ésta nuevamente sufre distorsiones que producen otras geometrías. Asimismo, nace el siguiente interrogante: ¿dichos pares tienen la posibilidad de utilizar cualquier postura de la pirámide? Estas son: la axial o la ecuatorial.

Posiciones axial y ecuatorial Los puntos de vista verdes que conforman la base triangular permanecen en posiciones ecuatoriales, en lo que ambos en los extremos mejores e inferiores, en posiciones axiales. ¿Dónde preferencialmente se ubicará el par de electrones sin compartir? En aquella postura que reduzca al más alto la repulsión electrostática y el impacto estérico. En postura axial el par de electrones realizaría “presión” perpendicularmente (90º) sobre la base triangular, mientras tanto que, si estuviera en postura ecuatorial, ambos restantes equipos electrónicos de la base estarían separados 120º y presionaría ambos extremos a 90º (en sitio de 3, como pasa con la base).

Por consiguiente, el átomo central buscará orientar sus pares libres de electrones en las posiciones ecuatoriales para producir geometrías moleculares más estables.

Oscilante y forma de T

Si en la geometría bipirámide trigonal se sustituyera uno o bastante más de sus átomos por pares libres de electrones, se tendría además diversas geometrías moleculares. A la izquierda de la imagen preeminente, la geometría cambia a la manera oscilante. En ella, el par independiente de electrones empuja hacia una misma dirección lo demás de los 4 átomos, doblando sus enlaces hacia la izquierda. Nótese que este par y 2 de los átomos yacen en el mismo plano triangular de la bipirámide original. Y a la derecha de la imagen, la geometría con forma de T. Esta geometría molecular es el resultado de suplir 2 átomos por 2 pares de electrones, trayendo como resultado que los 3 átomos restantes se alineen en un mismo plano que dibuja exactamente una letra T. Entonces, para una molécula del tipo AB5, ésta adopta la geometría bipirámide trigonal. Sin embargo, AB4, con la misma geometría electrónica, adoptará la geometría oscilante; y AB3, la geometría con forma de T. En cada una de ellas A va a tener (generalmente) hibridación sp3d. Para establecer la geometría molecular se necesita hacer un dibujo la composición de Lewis y por consiguiente su geometría electrónica. Si esta es bipirámide trigonal, se descartará entonces los pares libres de electrones, sin embargo, no sus efectos estéricos sobre lo demás de los átomos. De esta forma, se puede discernir perfectamente en medio de las 3 geometrías moleculares probables.

Octaédrica A la derecha de la imagen primordial se representa la geometría molecular octaédrica. Esta clase de geometría corresponde a los compuestos AB6. AB4 conforman la base cuadrada, en lo que ambos B restante se posicionan en posiciones axiales. De esta forma, están compuestos diversos triángulos equiláteros, los cuales son las caras del octaedro. Aquí, nuevamente, puede haber (como en cada una de las geometrías electrónicas) pares de electrones libres, y por consiguiente, derivan de este suceso otras geometrías moleculares. Ejemplificando, AB5 con geometría electrónica octaédrica radica de una pirámide con base cuadrada, y AB4 de un plano cuadrado:

Para la situación de la geometría electrónica octaédrica, estas 2 geometrías moleculares son las más estables en términos de repulsión electrostática. En la geometría plano cuadrado ambos pares de electrones se hallan separados 180º. ¿Cuál es la hibridación para el átomo A en dichas geometrías (o construcciones, si es la única)? Nuevamente, la TEV instituye que es sp3d2, 6 orbitales híbridos, los cuales le posibilita a A orientar los conjuntos electrónicos en los vértices de un octaedro.

Otras geometrías moleculares Modificando las bases de las pirámides mencionadas hasta ahora, tienen la posibilidad de obtenerse varias geometrías moleculares más complicadas. Ejemplificando, la bipirámide pentagonal tiene por base un pentágono y los compuestos que la conforman poseen fórmula general AB7. Al igual que las demás geometrías moleculares, sustituyendo los átomos de B por pares libres de electrones distorsionará la geometría a otras maneras.

Asimismo, los compuestos AB8 tienen la posibilidad de adoptar geometrías como la de antiprisma cuadrado. Varias geometrías tienen la posibilidad de llegar a ser bastante complejas, en particular para las fórmulas AB7 en adelante (hasta AB12)....