MODELO DE REPULSIÓN DE PARES ELECTRÓNICOS EN LA CAPA DE VALENCIA. (RPECV).

Transcripción

1 MODELO DE REPULSIÓN DE PARES ELECTRÓNICOS EN LA CAPA DE VALENCIA. (RPECV). Este modelo fue propuesto por R. J. Gillespie y R. S. Nyholm en Es extraordinariamente útil para predecir la estructura de cualquier molécula de fórmula general: AXn Sm A = átomo central. X = átomos ligantes S = par de electrones no enlazante o solitario. Cubre satisfactoriamente una gran cantidad de casos, la siguiente es una cita de Gillespie: <<La validez de una teoría consiste en que sea útil y pueda dar lugar a predicciones correctas, o que al menos dé más predicciones correctas que las teorías rivales.>> El modelo RPECV parte de la idea como su nombre lo indica, de que los electrones alrededor de A están pareados (con espines opuestos). Los pares adquieren en el espacio una posición de tal que cada uno esté lo más alejado posible de los demás. ----A A

2 109.5 A 90 A 120 A 90 Geometrías óptimas para localizar lo más lejos pares electrónicos alrededor del átomo central. posible de dos a seis Una vez establecida la geometría de una molécula, pueden ser entendidas pequeñas diferencias en ángulos y distancias de enlace, siguiendo para ello seis reglas: REGLA PRIMERA Los pares solitarios repelen a otros pares electrónicos cercanos más fuertemente que los pares compartidos o de enlace. Esta regla puede comprenderse si se argumenta que un par solitario se encuentra bajo la influencia de un solo núcleo, mientras que un par enlazante está más deslocalizado.

3 Así, la repulsión entre pares decrece en el siguiente orden: Par solitario- par solitario Par solitario- Par de enlace Par compartido-par de enlace. REGLA SEGUNDA La repulsión entre pares de electrones compartidos decrece con el incremento de la electronegatividad del ligante, X. En la medida que aumenta la diferencia de electronegatividad entre el átomo central y el ligante, el par de electrones enlazante estará más cercano a este último. REGLA TERCERA La repulsión de pares de electrones compartidos que forman parte de un enlace múltiple es mayor que la de pares de electrones compartidos de enlaces simples. La explicación es similar a la anterior, ya que el triple enlace además de ocupar un espacio mucho mayor contiene más electrones que uno doble, y este a su vez, que uno sencillo. REGLA CUARTA Las repulsiones entre pares de electrones en capas llenas es mayor que aquella entre pares de electrones en capas incompletas.

4 MOLECULA ANGULO MOLECULA ANGULO ANGULO XPX XSX XSO O===P O===S O===PCl O===SBr O===PBr3 106 O2S O===P O2SCl S===PCl MOLECULA ANGULO MOLECULA ANGULO ANGULO XCX XCX XCC O===CH H2C===CH O===C2 108 H2C===C O===CCl H2C===CCl REGLA QUINTA Cuando un átomo con una capa de valencia completa y uno o más pares de electrones solitarios se une a otro átomo que tiene su capa de valencia incompleta, se presenta la tendencia de los pares de electrones solitarios a transferirse parcialmente e la capa llena a la incompleta.

5 El origen de esta regla se encuentra en la anterior, es decir, en la que la repulsión entre pares de electrones en una capa llena es mayor que en una capa incompleta, dando como resultado la transferencia mencionada. REGLA SEXTA En una capa de valencia que contenga cinco pares de electrones (donde no todos son equivalentes), aquellos que tengan mayor número de vecinos cercanos estarán a una distancia mayor que los otros. Como la teoría RPECV asume que la geometría de una molécula está determinada básicamente por las interacciones entre pares de electrones, se considera implícitamente que las interacciones entre los ligantes no desempeñan un papel importante. También hay compuestos halogenados de carbono cuya geometría no se puede explicar con este modelo (Gillespie comenta que no existe otra teoría cualitativa como lo es ésta para explicar este comportamiento). En la tabla 1 se dan las posibles geometrías de los compuestos considerando el número de pares de electrones y los tipos de pares. Ejemplo 1: Determine la conformación más estable para la molécula de H 2 S Respuesta: H S De acuerdo con la Tabla Periódica el azufre tiene 6 electrones de valencia y forma dos enlaces covalentes sencillos con el hidrógeno, quedando 2 pares solitarios en H

6 átomo central, por lo que la conformación más estable es angular. Ejemplo 2: Determine la conformación más estable para el compuesto Cl 3 Respuesta: Cl (a) Cl (b) De acuerdo con la Tabla Periódica tanto el Cl como el, se encuentran en el grupo 7, por lo tanto tienen 7 electrones de valencia, por lo que quedan 2 pares solitarios en Cl, y 3 pares de enlace, entonces hay 5 pares totales alrededor del Cl, dentro de una geometría bipirámide trigonal, considerando este arreglo existen 3 posibles estructuras para estos 5 pares, los cuales son: (a) un par solitario en posición axial y otro en ecuatorial y los 3 pares de enlace, dos en posición ecuatorial y uno axial. (b) los dos pares solitarios en posición ecuatorial y dos pares de enlace en posición axial y otro en ecuatorial. (c) los dos pares solitarios en posición axial y los 3 pares de enlace en posición ecuatorial. De las figuras (a), (b) y (c) se tienen las siguientes interacciones: (a) (b) (c) interacciones ángulo interacciones Ángulo interacciones ángulo 2 PE-PE 90 2 PE-PE 90 3 PE-PE PE-PE PE-PE PE-PS 90 3 PE-PS 90 4 PE-PS 90 1 PS-PS PE-PS 120 PE-PS PE-PS 180 PS-PS PS-PS 90 Cl (c)

7 Nota: PE= PAR DE ENLACE, PS= PAR SOLITARIO. De la tabla anterior se observa que las 3 posibles estructuras tiene en total 15 interacciones y se deduce que la menor repulsión que existe entre los pares de enlace y los pares solitarios se encuentra en la estructura (b), por lo que queda una forma de letra T, en la molécula como conformación más estable. ( ver tabla 1). Ejemplo 3: Determine la conformación más estable para la molécula Xe 4 Respuesta: Xe El Xe tiene 8 electrones de valencia y el tiene 7 electrones de valencia, por lo que hay 4 pares de enlace y 2 pares solitarios alrededor del Xenón, distribuidos dentro de una geometría octaédrica, donde existen dos posibilidades de arreglo: (a)2 pares solitarios en posición axial y 4 pares de enlace en posición ecuatorial. (b) 2 pares solitarios en posición ecuatorial y 4 pares de enlace; 2 en posición ecuatorial y dos en posición axial. Xe Las interacciones resultantes son las siguientes: (a) (b) interacciones ángulo interacciones ángulo 4 PE-PE 90 5 PE-PE 90 2 PE-PE PE-PE PE-PS 90 6 PE-PS 90 1 PS-PS PE-PS PS-PS 90

8 Nota: Existen varias estructuras iguales a las anteriores, con las mismas interacciones (compruébelo). De la tabla anterior se tienen 15 interacciones totales y se concluye que la molécula que tiene la menor repulsión posible es la (a), la cual tiene la conformación más estable cuadrangular plana. TABLA 1