Geometría Molecular y Orbitales Atómicos Híbridos 1 Geometría Molecular (GM) Es mucho mas fácil visualizar las moléculas diatómicas (en 3D) que otras moléculas. HCl (Las moléculas diatómicas son lineales) Otras moléculas mas grandes ya no son lineales. H 2 O H O H H O H Tetraedro 1
Predicción de la orma Molecular (orbitales híbridos) (sp) (sp 2 ) (sp 3 ) Linear Triangular planar Tetraédrica (sp 3 d) (sp 3 d 2 ) Bipiramidal Triangular Octaédrica Los enlaces así como los pares de electrones libres, se cuentan como grupo de e -s (GDE). X= 1 GDE y A= átomo central Linear Triangular planar Tetraédrica Bipiramidal Triangular Octaédrica 2
Notación A-X-E A denota el átomo central X denota el átomo terminal (enlaces) E denota el par no compartido Ejemplo: Agua (H 2 O) O es el átomo central X dos átomos de H E dos pares de e - no compartidos AX 2 E 2 Orbitales Híbridos GDE 2 3 4 5 6 HIBRIDACION s 1 p 1 s 1 p 2 s 1 p 3 s 1 p 3 d 1 s 1 p 3 d 2 sp sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 Geometría Molecular (forma) Cl Cl B EJEMPLOS O C O Cl P Cl H N H H Cl S 3
Pasos para saber el Orbital Hibrido y la GM ormula Molecular Paso 1 Establecer el esqueleto o la forma de unión de los átomos Estructura de Lewis (Estable) Paso 2 Carga formal del elemento central = 0 Notación (AX m E n ) Paso 3 Geometría Molecular Contabilizar los GDE alrededor del átomo central Paso 4 Orbital hibrido del átomo central Geometría Molecular s 1 p 1 s 1 p 2 s 1 p 3 4
Geometría Molecular s 1 p 3 d 1 s 1 p 3 d 2 Mas Ejemplos: 10 5
Teoría de Repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) 1. Los pares de e -s de valencia alrededor de un átomo se repelen mutuamente, y por lo tanto, adoptan una disposición espacial que minimiza esta repulsión. 2. Es un modelo usado en química para predecir la forma de las moléculas(gm) o iones Poliatómicos y está basado en el grado de repulsión electrostática de los pares de electrones de valencia alrededor del átomo. 3. Las formas básicas para minimizar la repulsión son: linear triangular planar tetraédrica Bipiramidal triangular octaédrica Reglas p/ predicción de la TRPECV 1. Los pares de e - se mantienen tan alejados como sea posible para minimizar la repulsión. 2. La formula de la molécula es gobernada por el numero de enlaces y los pares de electrones no compartidos presentes. 3. Los pares de electrones libres ocupan mas volumen que los enlaces. 4. Los enlaces (simple, doble o triple) así como los pares de electrones libres, se cuentan como grupo de e -s (GDE). 6
Reglas p/ predicción de la TRPECV 1. Par de e -s no compartido vs par de e -s no compartido (repulsión mas fuerte). 2. Par de e -s no compartido vs par de e -s de enlace (repulsión intermedia). 3. Par de e -s de enlace vs par de e -s de enlace (repulsión mas débil). Los casos 1 y 3 se dan en el H 2 O, eso explica porque el ángulo del agua es menor a 109.5 0 (En el tetraedro del metano). Angulos de Enlace y pares de e -s no compartidos El amoniaco y el agua muestran Angulos de enlace mas pequeños que los que se predichos para la geometría ideal. El volumen ocupado por el par de e -s no compartido es mayor que el ocupado por los enlaces. En el par de e -s no compartido, solo hay una átomo (un núcleo), por lo tanto los electrones tienen mas libertad de ocupar mayor espacio (volumen). Metano Amoniaco 7
Enlaces Multiples Para propósitos de Geometría Molecular, los enlaces múltiples se comportan como un enlace sencillo. La geometría de la molécula esta determinada por el numero terminal de átomos, los cuales no se ven afectados por la presencia de dobles o triples enlaces. Los pares de electrones en un enlace múltiple, ejercen una fuerza de repulsión en regiones con electrones adyacentes mayor que los enlaces simples 0 0 0 s 1 p 3 d 1 8
s 1 p 3 d 2 Enlaces multiples 1. Enlace sigma ( ) La densidad de electrones esta localizada entre los núcleos de los átomos enlazantes Un par de electrones de cada enlace es llamado par sigma (enlace sigma). 2. Enlace pi ( ) La densidad electrónica esta localizada por encima y abajo o enfrente y detrás del núcleo. Un par del electrones del doble enlace es pi. Dos pares de electrones del triple son pi. 9
Enlaces (sigma y pi) en hidrocarburos insaturados ORBITALES HIBRIDOS Orbital s + Orbital p = 2 híbridos sp El numero de orbitales híbridos obtenido es igual al numero de orbitales atómicos mezclados. 10
Hibridación sp Be Be 2 Hibridación sp 2 B 3 11
Hibridación sp 3 CH 4 Hibridación sp 3 NH 3 12
Hibridación sp 3 H 2 O Hibridación sp 3 d PCl 5 13
Hibridación sp 3 d 2 S 6 Ejercicio: Busca en libros o cualquier otra fuente (internet), un ejemplo de molécula distinta a las mencionadas donde el átomo central cumpla con el orbital hibrido que se menciona. Ilustra los ejemplos encontrados de cada orbital hibrido en la siguiente tabla sp sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 14