Teoría de las repulsiones entre los pares de electrones de la capa de valencia

Transcripción

1 Teoría de las repulsiones entre los pares de electrones de la capa de valencia Dr. Enrique Ruiz Trejo Facultad de Química UNAM Teoría de las repulsiones entre los pares de electrones de la capa de valencia Cuál es la geometría de las moléculas? para qué queremos conocerla? 1

2 Moléculas en una exhibición Secobarbital Este barbitúrico fue la causa de la muerte de Judy Garland, Jimi Hendrix, Marilyn Monroe y Heath Ledger. Moléculas en una exhibición Una molécula de metano está encerrado en una caja de moléculas de agua. El metano es probablemente más dañino que el CO 2 para la capa de ozono. Se encuentran en los suelos congelados cercanos a los polos. Si este metano se puediese cosechar, representa una nueva fuente de energía. Hidrato de metano 2

3 Moléculas en una exhibición Naltrexona. Este opiato no adictivo reduce la euforía asociada con el uso del alcohol y podría usarse para tratar alcoholismo y la dependencia de la heroína. Moléculas en una exhibición Epibatidina. Potente veneno en la piel de algunas ranas. Funciona como analgésico y podría auxiliar en la dependencia de nicotina. APBT-594: analgésico derivado. 3

4 Moléculas en una exhibición El limoneno tienen dos estereoisómeros que dan olores distintos. Moléculas en una exhibición Algunos medicamentos actúan por unión a una receptor en la superficie de la célula. Esta puede preferir a uno de los enantiómeros. Thalidomida. Comercializada en 1957 contra el insomio y mareos matutinos con consecuencias teratogénicas. Thalidomida El enantiómero levógiro es un potente teratógeno. El dextrógiro actúa contra la lepra. 4

5 Teoría de repulsiones de electrones de la capa de valencia Cada par de electrones tiene una zona del espacio con alta probabilidad de encontrarlos juntos. Geometría más probable: repulsión mínima entre los pares de electrones de la capa de valencia Lineal Trigonal plana Bipiramide trigonal Tetraédro Octaédro Moléculas de elementos del segundo periodo: BeCl2, BeF2, BeBr2 Be* [He] orbitales s p Geometría: lineal Pares enlazantes: 2 Pares no enlazantes: 0 Sólo del átomo central 5

6 BF 3, BCl 3, BBr 3, B* He] orbitales s p Pares enlazantes: 3 Pares no enlazantes: 0 Geometría: Trigonal plana Sólo del átomo central CH 4, CF 4, CCl 4, CBr 4, CI 4 C* [He] orbitales s p Pares enlazantes: 4 Pares no enlazantes: 0 Geometría: tetraédrica 6

7 NH 3, NF 3, NCl 3 N [He] orbitales s p Pares enlazantes: 3 Pares no enlazantes: 1 Los pares electrónicos se distribuyen en un tetraédro, pero la molécula tiene Geometría: pirámide triangular H 2 O, F 2 O, F 2 S O [He] orbitales s p Pares enlazantes: 2 Pares no enlazantes: 2 Electrones: arreglo tetraédrico Geometría molecular: angular 7

8 Geometría de las moléculas Pares de electrones totales (átomo central) Distribución de los pares electrónicos totales enlace No enlace Estequiometría Geometría Ejemplo 2 Lineal 2 0 AX 2 lineal BeCl Trigonal plana Tetraédrica AX 3 AX 4 Trigonal plana tetraédrica BCl 3 CH AX 3 piramidal NH AX 2 angular H 2 O 1 3 AX lineal HF Dobles y triples enlaces Dos o tres pares de enlace no comparten la misma región pero sí están orientados en la misma dirección. En la TRPECV se comportan como si fueran un enlace simple 8

9 Geometría molecular Cl B S Cl B O lineal lineal Cl N O angular Trigonal plana Geometría molecular 9

10 Geometría y ángulos de enlace Pares de enlace pares no enlazantes Existen distorsiones en los ángulos de enlace Átomos con distinta electronegatividad Enlaces múltiples enlaces sencillos Influencia de pares enlazantes y pares no enlazantes Par libre ocupa mayor volumen que par enlazante Repulsión: 2 pares no enlazante par enlazante Par no enlazante > > 2 pares enlazantes 10

11 Influencia de átomos con distinta electronegatividad Par de enlace Más cerca Átomo electrone -gativo Átomo periférico Más electronegativo Átomo central más electronegativo Menos interacción con pares átomo central Mayor interacción repulsiva con pares electrónicos Influencia de los enlaces múltiples F Repulsión: Enlace múltiple hacia enlace sencillo O N O O NO 2 F NO 2 Cl > Molecula Enlaces sencillos Distancia (N-X) Å Distancia (N-O) Å Ángulo O-N-O Cl N O 11

12 Moléculas con 5 pares en el átomo central P* [Ne] S* [Ne] Cl* [Ne] orbitales s p d Moléculas con 5 pares en el átomo central Molécula Distancia (Å) (A-A ax ) PF PCl AsF Distancia (Å) (A-X ec ) As F F F F F 12

13 Moléculas con 5 pares en el átomo central Las posiciones axiales y ecuatoriales no son equivalentes Cl menos electronegativo que F Moléculas con 4 pares enlazantes y uno no enlazante alrededor del átomo central Respulsión: Entre par enlazante y Par no enlazante >>> Entre 2 pares enlazantes Geometría disfenoidal AX 4 d (A-X ax ) Å d (A-X ax ) Å F ax -A-F ax º F ec-a-f ec º SF SeF

14 Moléculas con 3 pares enlazantes y dos no enlazantes alrededor del átomo central ClF 3 y BrF 3 Geometría: T AX 3 d(a-x ax ) Å d(a-x ec ) Å F ax -A-F ec º ClF BrF Seis pares de electrones: SF 6, SeF 6, TeF 6. Octaédro: distribución de mínima energía Moléculas con 6 pares enlazantes alrededor del átomo central SF 6 14

15 Seis pares de electrones: ClF 5, BrF 5, IF 5 Pirámide de base cuadrada (distorsionada) AX 5 d (A-X ap ) d (A-X ap ) F ap -A-F bas ClF BrF IF Moléculas con 4 pares de enlace y dos libres Geometría: cuadrado plano 15

16 Precaución La teoría TRPECV (VSEPR en inglés) sirve para elementos representativos principalmente. Menos eficaz para elementos de transición. Isolectronicidad Dos moléculas con el mismo número de electrones de valencia son isoelectrónicas. Las moléculas isoelectrónicas tipo AX n son también isoestructurales. Moléculas AX 4 de 32 electrones y estructura tetraédrica: [BeCl 4 ] 2- [BF 4 ] - CCl 4 [PO4] 3- [ClO 4 ]- [AlCl 4 ] - SiF 4 POCl 3 ClO 3 F [SiO 4 ] 4- SnCl 4 [PCl 4 ]+ 16

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