¿Por qué la molécula de agua no es lineal?

El metano (CH4) es un buen ejemplo de geometría molecular tetraédrica exhibida por muchas moléculas con cuatro constituyentes que rodean un átomo central.

Las moléculas con menos átomos pero con pares de electrones solitarios también se organizarán en estructuras tetraédricas, como el agua y otros ejemplos a continuación:

Amoníaco (NH3), agua (H2O) y fluoruro de hidrógeno (HF).

Porque hay dos pares de electrones solitarios en el camino. Al doblar los átomos de H, los electrones en los átomos de H están tan separados de los electrones del par solitario como pueden estar (Geometría Molecular Doblada):

En el agua, el oxígeno tiene 2 pares solitarios y 2 pares de enlaces (H — O — H). La hibridación del agua tiene que ser sp3. Esta hibridación le permite tener la configuración anterior. Pero ya ves, esta hibridación tiene una forma tetraédrica. Pero los pares solitarios no contribuyen a la estructura. Por lo tanto, vemos una forma doblada.

Un tetraédrico habitual tiene un ángulo de enlace de 109.5 grados. Pero el agua tiene incluso menos que eso. Es porque –

Par solitario: repulsión de par solitario> par solitario: repulsión de par de enlace> par de enlace: repulsión de par de enlace

Por lo tanto, los pares solitarios empujan los pares de enlace aún más y, por lo tanto, el ángulo de enlace es inferior a 109.5 grados.

Lo mismo ocurre también con el amoníaco, pero tiene 3 pares de enlaces y un par solitario. Por lo tanto, tiene un ángulo de enlace mayor que el del agua, pero inferior a 109.5 grados.

La molécula de agua es simétrica. Si quiere preguntar por qué no es lineal, se debe a la presencia de 2 pares de electrones solitarios en el átomo de oxígeno, que son pares de electrones no unidos. Se repelen entre sí y los pares de electrones que el oxígeno tiene con el hidrógeno. De ahí la forma doblada

La configuración ideal de un átomo con 8 electrones externos es un tetraedro. Sin embargo, esto se modifica por las diferentes electronegatividades.

Los pares solitarios tienden a estar más cerca del átomo que los electrones compartidos, por lo que los ángulos tienden a ser más anchos que el tetraedro.