Estructura de la Materia Décimo quinta sesión Estructura Molecular Propiedades que dependen del enlace químico
Longitud de enlace Es la distancia entre dos núcleos en un enlace químico
Energía de enlace E H H E r 0 E H
Orden de enlace Número de ligaduras en un enlace químico. H-H O=O NN
Geometría Posición relativa de los átomos en el espacio.
Momento dipolar ele+ectrico La polaridad de una molécula se indica a través de su momento dipolar, que mide la separación de cargas en la molécula.
Propiedades Magnéticas Diamagnetismo. Las moléculas son repelidas por un campo magnético. Paramagnetismo. Las moléculas son atraídas por un campo magnético.
Color. Propiedades ópticas
Propiedades espectroscópicas Espectros moleculares
Propiedades Termodinámicas H f G f
Teorías de enlace
El Modelo de Lewis Enlace por pares de electrones
El Modelo de Lewis () Cuando los átomos se combinan para dar moléculas, lo hacen de tal forma que llenan sus orbitales de valencia. Los electrones adquieren una configuración estable que corresponde a la de un gas noble.
El Modelo de Lewis (3) Para los elementos en el segundo período este arreglo se conoce como Regla del Octeto. Para el Hidrógeno (primer período) la configuración estable es la del Helio (un par de electrones).
El Modelo de Lewis (4) Para los elementos en el tercer período o mayor, el número de electrones que se pueden acomodar en los orbitales de valencia puede ser mayor a 8.
El Modelo de Lewis (5) 1. Se elige el átomo central (generalmente es el más electronegativo y nunca el Hidrógeno).. Se cuentan los electrones de valencia de todos los átomos participantes.
El Modelo de Lewis (6) 3. Se forman enlaces por pares de electrones entre el átomo central y los periféricos. 4. Los electrones restantes se sitúan como pares solitarios para completar los octetos.
Metano (CH 4 ) El C es el átomo central. Electrones de valencia: C 4, H 1 cada uno. 4 + 4 (1) =8 4 pares
Tetracloruro de carbono CCl 4 El C es el átomo central. Electrones de valencia: C 4, Cl 7 cada uno. 4 + 4 (7) =3 16 pares
El N es el átomo central. Electrones de valencia: N 5, H 1 cada uno 5 + 3(1) = 8 (4 pares) Amoníaco (NH 3 )
Bióxido de Carbono (CO )
Diatómicas Homonucleares Orden de enlace?
Diatómicas Heteronucleares
Etano CH6
Pentacloruro de Fósforo (PCl 5 )
El Modelo de Lewis (7) No predice longitudes de enlace. No da energías de enlace. Si da órdenes de unión de algunos compuestos de algunos elementos de los primeros dos períodos.
Tipos de enlace químico
Enlace covalente Compartición de pares de electrones.
Enlace covalente () Compuestos orgánicos.
100% covalente? Moléculas diatómicas homonucleares
Enlace iónico
Enlace iónico ()
100% iónico? No hay compuestos 100% iónicos. Se analiza la diferencia de electronegatividades. Si la diferencia es pequeña covalencia. Si la diferencia es grande enlace iónico.
Porcentaje de carácter iónico Linus Pauling. 1.4 %CI 18 χ χ A B
Porcentaje de carácter iónico ()
Porcentaje de carácter iónico (3)
Enlace covalente polar La electronegatividad es la responsable de la polarización de los enlaces.
Enlace covalente polar () H O N H Cl H H Br
Reglas de Fajans Kasimierz Fajans (1887-1975) En 193:
Reglas de Fajans () Son un análisis del carácter parcialmente covalente de los enlaces predominantemente iónicos. Están basadas en la posibilidad que tiene un anión de polarizarse, y en el poder polarizante que tiene un catión.
Reglas de Fajans (3) Cuando un catión polariza considerablemente la nube electrónica de un anión, el carácter electrostático del enlace disminuye, aumentando el grado de covalencia.
Reglas de Fajans (4) Este efecto es más pronunciado si, el catión tiene mayor carga y/o menor tamaño, el anión tiene mayor carga y/o mayor tamaño o el catión no tiene una configuración de gas noble, es decir, proviene de un átomo neutro del bloque d o p.
Dos átomos están suficientemente cercanos como para que sus orbitales se mezclen Sus valores de electronegatividad son Metales similares No metales muy diferentes Enlace iónico Enlace metálico Enlace covalente Sus valores de electronegatividad son Muy cercanos Diferentes Enlace covalente no polar Enlace covalente polar
Anton Eduard van Arkel -en la fotografía- (1893-1976) y J.A.A. Ketelaar en los años 40:
Triángulo de Van Arkel-Ketelaar
Michael Laing. En 1993.
Tetraedro de Laing
Teorías de estructura y el tetraedro de Laing
Tarea 35 Cuál de los siguientes enlaces será iónico? a) H - H b) O - Cl c) Na - F d) C N e) Cs - F f) Zn Cl
Escriba las estructuras de Lewis para las siguientes moléculas: a) HF b) CCl 4 c) CO d) CO Tarea 36
Escriba las estructuras de Lewis para las siguientes moléculas: a) NH 4 + b) C H 6 c) C H 4 d) C H e) HCl f) HCN Tarea 37
Teoría de Enlace (Unión) Valencia
Walter Heinrich Heitler (1904-1981) y Fritz London (1900-1954). En 197:
Teoría de enlace valencia Teoría de unión valencia cuantitativa. Método aproximado para resolver la ecuación de Schrödinger. Ión molecular de Hidrógeno: H +
Teoría de enlace valencia () Teoría de unión valencia cuantitativa. Método aproximado para resolver la ecuación de Schrödinger. Ión molecular de Hidrógeno: H + H + H + H +
Teoría de enlace valencia (3) e r A r B A B R AB
Max Born (188-1970) y Julius Robert (1904-1966) Oppenheimer Aproximación de Born- Oppenheimer. Núcleos Fijos
Teoría de enlace valencia (4) Ĥ Tˆ Vˆ En unidadesatómicas: Ĥ e r A e r B e R AB Ĥ E
Teoría de enlace valencia (5) Heitler y London proponen construir funciones de onda aproximadas que resuelvan la ecuación de Schrödinger para el H +. Consideremos los dos estados: H A + H B+ 1 H A+ + H B
Teoría de enlace valencia (6) Y proponemos a las funciones solución como combinaciones lineales de las funciones que describen los dos estados posibles. Ψ c c 1 1
Teoría de enlace valencia (7) La energía debe minimizarse: E E H A H + H + B A H B H + H + E 0 c 1 E c 0
Teoría de enlace valencia (8) Dos formas en que se encuentra un mínimo: c 1 c 1 c 1 c 1
Teoría de enlace valencia (9) Y se encuentran dos funciones de onda: 1 1
Teoría de enlace valencia (10) Las funciones de onda deben cumplir con el postulado de Born: d 1
Teoría de enlace valencia (11) Con lo que se obtiene: 1 ( 1 ) 1 ( 1 )
Teoría de enlace valencia (1) Y las densidades electrónicas serían: ) ( 1 ) ( 1 1 1 1 1
Qué significa?
Átomos separados A B A B A B A B
Teoría de enlace valencia (13) Orbital de enlace: 1 ( 1 1 )
Enlace A B A B 1 ( 1 ) 1
Teoría de enlace valencia (14) Orbital de antienlace: 1 ( 1 1 )
Antienlace A B A B