Tema 8: Enlace Químico II : geometría molecular PDF

Grado en Biotecnología Tema 8: Enlace Químico II : geometría molécular David López Díaz Curso 24-25 Contenidos:  Geometría molecular  Teoría de e...

Grado en Biotecnología Tema 8: Enlace Químico II : geometría molécular David López Díaz Curso 24-25 Contenidos:  Geometría molecular  Teoría de enlace-valencia  Hibridación de orbitales atómicos  Teoría de orbitales moleculares  Geometría molecular: Teoría RPECV  La geometria molecular: disposición tridimensional de los átomos de una molécula. Afecta a sus propiedades (Tf, Teb, densidad y reactividad).  La longitud y el ángulo de los enlaces se obtienen de modo experimental. Predicción con la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. X Ray RMN Los pares de e- de la capa de valencia de un átomo IR-Raman se repelen entre sí.  Geometría molecular: Teoría RPECV Predicción de la geometría de las moléculas en base a la REPULSIÓN ELECTROESTÁTICA ENTRE PARES DE ELECTRONES compartidos y libres. 1. Los ENLACES DOBLES Y TRIPLES se pueden tratar como si fueran enlaces sencillos. 2. Diferentes ESTRUCTURAS RESONANTES, podemos aplicar el modelo RPECV a cualquiera de ellas. 3. Distinguir entre moléculas con PRESENCIA O AUSENCIA de pares de electrones libres en el átomo central. A: Es el átomo central Vamos a Considerar moléculas ABx B: Átomos Terminales x: 2 y 6  Geometría molecular: Teoría RPECV # de átomos # de pares unidos al átomo libres en el Distribución de los Geometría central átomo central Compuesto pares de e- molecular AB2 2 0 lineal lineal B B 0 pares de electrones libres en el átomo central Cloruro de Berilio (BeCl2) (BeCl2) Cl Be Cl (al repelerse los pares enlazantes) 2 átomos enlazados al átomo central  Geometría molecular: Teoría RPECV # de átomos # solitario Distribución de pares Molecular Clase unido a átomo pares en el de electrones Geometría central átomo central AB3 3 0 plana trigonal plana trigonal Trifluoruro de Boro (BF3) Plana  Geometría molecular: Teoría RPECV # de átomos # solitario Distribución de pares Molecular Clase unido a átomo pares en el de electrones Geometría central átomo central AB 4 4 0 tetraédrica tetraédrica + Metano (CH4) (NH4 ) Tetraédrica  Geometría molecular: Teoría RPECV # de átomos # solitario Arreglo de pares de Molecular Clase unido a átomo pares en el electrones Geometría central átomo central AB 5 5 0 Bipiramide trigonal Bipiramide trigonal Pentacloruro de fósforo (PCl5) Bipirámide trigonal (2 tetraedros unidos por una cara común a los dos)  Geometría molecular: Teoría RPECV # solitario # de átomos pares en el Arreglo de pares de Molecular Clase unido a átomo átomo electrones Geometría central central AB 6 6 0 octaédrico octaédrico Hexafluoruro de azufre (SF6) Octaédrica  Geometría molecular: Teoría RPECV F ¿Cual es la geometría molecular del SO2 y del SF4? Tetraedro deformado F S F O S O AB2E F Angular AB4E Reglas para la aplicación del modelo RPECV 1. Escribir la estructura de Lewis. 2. Contar el número de pares de electrones en el átomo central y el número de átomos unidos al átomo central. 3. Usar el RPECV para predecir la geometría de la molécula. 4. Para predecir los ángulos de enlace, considere que UN PAR LIBRE REPELE a otro par libre o a un par enlazante CON MÁS FUERZA que un par enlazante repele a otro par enlazante.  Ejercicio de Aplicación Prediga la geometría molecular del anión poliatómico ICl4 -. 1. Escriba una estructura de Lewis aceptable para la especie (molécula o ion poliatómico). 2. Determine el número de grupos de electrones que hay alrededor del átomo central y establezca si son grupos enlazantes o pares solitarios. 3. Establezca la geometría de grupos de electrones alrededor del átomo central: lineal, trigonal plana, tetraèdrica, bipiramidal trigonal u octaédrica. 4. Determine la geometría molecular teniendo en cuenta las posiciones de los átomos directamente unidos al átomo central.  Momentos Dipolares Q: carga; Región de alta densidad electrónica µ = Qr r: es la distancia entre cargas Región de baja densidad electrónica H F momento dipolar (MAGNITUD VECTORIAL)    1 D = 3.336 x 10-30 C m (Debye)  Moléculas NO polares → µ=0  Las moléculas polares → µ>0 Momentos Dipolares Comportamiento de las moléculas en campo eléctrico:  Las moléculas NO polares Polarización no se ven afectadas por un E  Las moléculas polares a) en ausencia de E b) en presencia de E a) b) Momentos Dipolares Momentos de enlace y momentos dipolares resultantes en NH3 y NF3  Depende de la geometría de la molécula  Los e- de NO ENLACE CONTRIBUYEN al momento dipolar Momentos Dipolares ¿Cuáles de las siguientes moléculas tienen momento dipolar? H2O, CO2, SO2, y CH4 S O O O H H momento dipolar momento dipolar Molécula polar Molécula polar H O C O H C momento dipolar = 0 HH Molécula no polar momento dipolar = 0 Molécula no polar Momentos Dipolares ¿Tiene el trifluoruro de boro (BF3) momento dipolar? =0  Momentos Dipolares Molécula Geometría Momento Dipolar /D Lineal Horno Micro-ondas HF 1.92 HCl Lineal 1.08 HBr Lineal 0.78 HI Lineal 0.38 H 2O Angular 1.87 H 2S Angular 1.10 NH 3 Pirámide trigonal 1.46 SO 2 Angular 1.60  Momentos Dipolares El isocianato de metilo, H3CNCO, se utiliza para preparar insecticidas como el carbarilo (Sevin). En esta molécula los tres átomos de H y el átomo de O son átomos terminales y los dos átomos de C y el átomo de N son átomos centrales. Dibuje la estructura de esta molécula e indique los ángulos de enlace. ¿Será Polar?  Teorías del Enlace Covalente ¿Cómo explica la teoria de Lewis los enlaces en H2 y F2? Compartiendo dos electrones entre dos átomos. ¿No deberían tener la misma Energía de Enlace? molécula E enlace /kJ/mol L enlace/pm Solapamiento de H2 436.4 74 2 1s F2 150.6 142 2 2p Explicación del enlace covalente y la estructura electrónica de las moléculas según la Mecánica Cuántica: Teoría del Enlace Valencia: solapamiento de orbitales átomicos. Teoría de Orbitales Moleculares: Interacción de OA. Orbitales Moleculares  Teoría del Enlace de Valencia Formación de la molécula de H2 a partir de 2 átomos de H Cambio en la energía potencial de dos átomos de hidrógeno en función de la distancia que los separa. Variación en la densidad Energia potencial electrónica ¿Qué ocurre con Distancia de separación moléculas poliatómicas? Longitud del enlace: 74 pm. Hibridación 𝐻𝑒 ❑ ¿ orden de ❑ + ¿ , 𝐻 𝑒2 2 ¿ 𝐻 >𝐻 ½ 1 ½ 0 2 2 enlace Teoría de Orbitales Moleculares  Teoría de Orbitales Moleculares Los orbitales moleculares deslocalizados no están confinados entre dos átomos de enlace adyacentes, sino que en realidad se extienden sobre tres o más átomos. Benceno C6H6 Orbitales  deslocalizados  Los 6 orbitales 2pz en los 6 C del benceno.  El orbital molecular deslocalizado formado por solapamiento de los orbitales 2p  Teoría de Orbitales Moleculares El Carbono grafito Cada átomo de C tiene hibridación sp2 y ésto le permite unirse a 3 C por enlace sigma. Además, sus orbitales atómicos 2pz se solapan para formar enlaces pi deslocalizados. El grafito conduce la corriente eléctrica ¿preguntas?