Química 2 PDF

## 2. Uniones entre Átomos - Enlace Covalente ### 1. Enlace Químico El enlace químico es la unión producida entre dos o más átomos mediante competición o intercambio de electrones de la capa de valencia, llegando a una situación de mínima energía. Regla del octeto: cuando se forma un enlace los át...

## 2. Uniones entre Átomos - Enlace Covalente ### 1. Enlace Químico El enlace químico es la unión producida entre dos o más átomos mediante competición o intercambio de electrones de la capa de valencia, llegando a una situación de mínima energía. Regla del octeto: cuando se forma un enlace los átomos ganen, cedan o comparten electrones hasta completar con Be-se capa de valencia. Tres tipos diferentes de enlace químico: * **Iónico**: se forma cuando un átomo con elevada AE, que los gana. Ambos átomos forman iones que se componen entre sí. _Metal + No metal_ * **Covalente**: se establece entre átomos de electronegatividad dadas y similares que comparten pares de e-. _No metales_ * **Metálico**: en este tipo de enlaces los átomos metálicos desprenden de 1 o varios e- y estos se mueven libremente entre iones positivos. _Metales_ ### 2. Enlace Covalente La estructura de Lewis es la representación de cómo se enlazan esos e- de valencia (representados por puntos) de cada átomo para formar finalmente un conjunto en el que cada uno de ellos queda rodeado por 8e-. (regla del octeto) * **Enlace simple**: F-F * **Enlace doble**: O=O * **Enlace Triple**: N≡N * **Enlace coordinado o dativo**: enlace covalente en el cual, el par de electrones compartidos ha sido proporcionado por uno solo de los átomos implicados. NH₃ H H-N-H | H **Conceptos** * **Pares enlazantes**: cada enlace se forma con 2e- aportado por cada uno de los átomos, y se representa mediante una línea de unión entre ellos. * **Pares No enlazantes**: los electrones no compartidos se colocan alrededor del átomo por parejas representados también por una circulado pr. **Hipovalencia (octeto incompleto):** incumplimiento de la regla del octeto por defecto. | H | He | Ga | B | Al | Be | |---|---|---|---|---|---| |2e-||6e-||4e-|| | | | | **Hipervalencia (octeto expandido):** incumplimiento de la regla del octeto por exceso. | P | S | |---|---| |10e-|12e-| **Resonancia**: cuando una especie química puede ser representada por dos o más estructuras equivalentes, la estructura correcta es una combinación de ellas (híbrido) |SO₂| |---|---| | [10=S=0] <=> [10-S=0] | ### Carga formal de un átomo La diferencia entre el número de electrones de valencia que posee y el número de electrones que se le asigna en la estructura de Lewis. |CO₂| |:---:|:---: | |:O=C=O:| gasta la regla. |↑| |6-6:0| |↑| |4-4:0| |↑| |6-6:0| |Θ| |←| |:O:| |↑| |6-5:+1| |FC:| |↑| |4-4:0| |:0:| |↑| |6-7:-1| |←| |:O:| |↑| |6-5:+1| |↑| |6-7:-1| #### Estructuras más probables 1. La suma de las cargas formales debe ser 0. 2. Las cargas formales deben ser las menores posibles. 3. Los átomos más electronegativos suelen llever cargas - y los menos electronegativos, cargas +. 4. Estructuras con cargas del = signo son poco probables. 5. Las estructuras sin cargas formales son más estables. ### La Teoría de Lewis nos aporta información importante sobre el número de enlaces covalentes de una molécula y el número de electrones enlazantes y no enlazantes que existen. Pero no aclara algunos aspectos como la fortaleza de enlace y geometria molecular. #### Pauling TEV * **Teoría de enlace de valencia**: los enlaces covalentes se formen cuando las nubes electrónicas de los átomos implicados en el enlace se solapan. En esta situación, cada orbital atómico contiene un electrón que aportará al enlace. * Cuando se produce un solapamiento de orbitales atómicos, ambos electrones se aparean con espines opuestos, de manera que los dos electrones pertenecieran simultáneamente a los dos átomos y se alcanza una situación de mínima energía. * **Cuando el enlace se produce por solapamiento frontal de dos orbitales atómicos se denomina enlace σ.** Si el enlace tiene lugar por solapamiento lateral de los orbitales atómicos, el enlace formado se denomina enlace π y solo tiene lugar cuando se ha producido un enlace σ previo. Es el caso del enlace covalente doble. * **También existe la posibilidad de que haya dos enlaces del tipo σ y uno del tipo π, dando lugar a un enlace covalente Triple** #### Robert Mulliken y John Jones **Teoría de orbitales moleculares**: cuando se acercan dos átomos para formar un enlace, sus orbitales atómicos se van combinando uno a uno para formar nuevos orbitales denominados orbitales moleculares, Estos orbitales, y los electrones que contienen, pertenecen a la molécula como un todo y no a las átomos individuales. ### 3. Geometría Molecular **Teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia** El principio básico de esta teoría es la distribución de los pares electrónicos alrededor del átomo central de manera que se minimicen las repulsiones entre ellos. (mínima repulsión entre ellos para conseguir máxima estabilidad) Este método nos dice que en la capa de valencia con encontramos esos pares o no. * **A** → **A** → **AB** → hay 4 nubes electrónicas Un par de electrones antienlazantes tiene densidad de capa más alta que un par de electrones enlazantes. **Geometría de moléculas en las que el átomo central no presenta ningún par de e- libre** |BeCl₂| |:---:|:---: | |Be: 1s2 2s2| |Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5| |Ce: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5| **Molécula central sin par desapareado ni no enlazado** **Atomo central y dos átomos laterales** |BF₃| |:---:|:---: | |B: 1s2 2s2 2p1| |F: 1s2 2s2 2p5| | | | | | | | **Molécula de 180°. Geometría lineal. AB₂** **Cuando hay 3 pares enlazantes.** **Atomo central y tres átomos unidos a él** |IF₃| |:---:|:---: | | | | | | | | |60-B a gusto| | | | | | | | **Molécula de 120°. Geometría Trigonal plana. AB₃** |CH₄| |:---:|:---: | |C: 1s2 2s2 2p2| |H: 1s1| **Atomo central y cuatro átomos unidos al...** |H₂O | |:---:|:---: | | | | | | | | | | **Molécula de 109.5°. Geometría tetraédrica. AB₄** |PCl₅| |:---:|:---: | |P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3| |Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5| **Atomo central y cinco átomos unidos** | | |:---:|:---: | | | | | | | |Molécula de 90° y 120° Gametría bipirámide trigonal| | | | | | | | |SF₆| |:---:|:---: | |S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4| |F: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5| |IF₅| |:---:|:---: | | | | | | | | | | | | | |S| |:---:|:---: | | | | | | | | |Atomo central y seis átomos unidos| | | | | | | | **Molécula de 90° Geometría octaédrica** |SO₂| |:---:|:---: | |S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4| |O: 1s2 2s2 2p4| |O: 1s2 2s2 2p4| | | |:---:|:---: | |Octeto| Capa valencia| |8e- -> Ge+ 2e-| |8e- -> Ge+ 2e-| |8e- -> Ge+ 2e-| |Objetivo| <- 18e=6e-| |25e- | <- dsponibles -4| | | <- 2| | | <- 8 enlaces simples| **Estructura Lewis:** | | |:---:|:---: | |[10=S=0] <=> [10-S=0]| **Geometría de moléculas en las que el átomo central presenta al menos un par de e- libres.** | |:---:|:---: | | 3 enlaces simples| | S | | Ge-S-Ge| | Ge-Fe-1e-| ### Pares enlazantes y pares solitarios |Pares Enlazantes| Pares Solitarios | Geometría | Ángulos | Ejemplo | |---|---|---|---|---| |2|1| Trigonal plana | 120 | SO₂ | |3|1| Tetraédrica | 109,5 | NH₃ | |2|2| Tetraédrica | 109,5 | H₂O | |4|1| Bipirámide trigonal | 90 y 120 | SF₄ | |3|2| Bipirámide trigonal | 90 | ClF₃ | |2|3| Bipirámide trigonal | 180 | XeF₂ | |5|1| Octaédrica | 90 | BrF₅ | |4|2| Octaédrica | 90 | XeF₄ | ### La molécula de H₂O no es lineal. ### La molécula de CO₂ si. ### |1) CO₂| |:---:|:---: | |:O=C=O:| |↑| |6-6:0| |↑| |4-4:0| |↑| |6-6:0| ### |2) CO₂| |:---:|:---: | |:O=C=O:| |↑| |6-7:-1| |↑| |4-4:0| |↑| |6-5:+1| ### La primera es más estable al ser neutra. ### La segunda no puede ser más estable por que gasta menos energía que cuando esta sola, por lo que la molécula no va a funcionar en conjunto #### **SOL** |S6| |:---:|:---: | |S6 + 2e- = 8e-| |O6| |:---:|:---: | |O6 + 2e- = 8e-| |O6| |:---:|:---: | |O6 + 2e- = 8e-| |12 + (6) = 24| #### **H₂O** | |:---:|:---: | |regiones prohibidas para el átomo |No puede coincidir con e- sueltos| |H |H | | |101 |<-| |hibrido <==> resonancia |101 |S |10| | | | |Al tener un par no enlazado, |Tiene un lóbulo (orbital donde esta el par de e-)| #### **TEV** |H |<-| |H |↓| |H | |H | | | | |Si forman una molécula (conlace covalente) el e- se forma en una región del espacio en el que ocurra un solapamiento| |<- ambos e- se aparean con espines antiparalelos| **Cuando hay un enlace simple covalente + solapamiento frontal.** **Solapamiento lateral: dos enlaces σ - π tipo solapamiento lateral.** **Los e- tienen que ester desapareados (no pregia dentro del orbital) para former un enlace.** ### C: 1S² 2S² 2P² |1 |S | | | | |-| |4 |P | | | | | | | | |px| |1 |Py | | | | | | | | |p₂| **El carbono puede formar 4 enlaces** (tomando solo un par desapareado). **Teoría hibridación** Una molécula cuando ciere una capa con orbitales, le sale mas beneficioso que e- pierda velocidad y gane su posición. **Porque** * Su ultima capa tiene lugares disponibles. * Le cuesta menos promocionar ese electrón. **Consiste en mover un electrón de un orbital a otro hasta completar la capa (no había orbitales vacías). Por eso, el C tiene 4 valencias.** **Promoción electrón**: |1 | | |S | | | | | |1 |P | | |4| |P | | | | | | | | | | | | | | | | |1 | | | | | | | | | |S | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | **Se han completado: Tres orbitales "p" y un "s".** **Este orbital nuevo es orbital hibridación sp³** #### **Estructura lewis:** **CH₄ metao** |1 | | |S | | | | | |1 |´ | | | |4 |P | | |´ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |1 | | | | | | | | |S | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |C. 1s² 2s² 2p6 + 4e- = 8e- |H: 1s¹ + 1e- = 2e- |H: 1s¹ + 1e- = 2e- |H: 1s¹ + 1e- = 2e- |H: 1s¹ + 1e- = 2e- |Be + Be = 16e- |4 enlaces simples| **TRPECU**: si hay no enlazantes * Se añadiría carga piotra que cambia (a la geometria molecular) * Es decir, NO geometria lineal. | |:---:|:---: | |H | |H | |H | |H | | |H | |H | |C | |H | | | | | | | | | | | | | | |Como no hay pares enlazantes, no existe repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia| **TRPECV** | |:---:|:---: | |pares no enlazantes | |pares enlazantes | |H | |H | |H | |109.5° | | | | | |Van a estar los alejados posibles y hay que buscar la geometría molecular| #### **Teoria Electronica de Valeria** → Correlacionado con el enlace covalente. 1. Nos fijamos en la capa de valacia 2. El enlace covalente se produce con los electrones desapareados. **Ampliación promoción electrónica carbono** * Hay igual nivel energético * Y varios orbitales en el mismo nivel energético. **La molécula "prefiere" invertir energía y hacer que el e- salga al otro nivel energético y generen mas enlaces, que produce mayor estabilidad (menor energía). ** | |:---:|:---: | |1 | | |S | | | | | |1 |´ | | | |4 |P | | |´ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |