La teoría de repulsión de pares de electrones de capa de valencia (VSEPR) establece que los pares de electrones se repelen entre sí, estén o no en pares de enlaces o en pares solitarios. Por lo tanto, los pares de electrones se extenderán tan lejos el uno del otro como sea posible para minimizar la repulsión. VSEPR se centra no solo en pares de electrones, sino también en grupos de electrones en su conjunto. Un grupo de electrones puede ser un par de electrones, un par solitario, un solo electrón no apareado, un doble enlace o un triple enlace en el átomo central. Usando la teoría VSEPR, los pares de enlaces de electrones y los pares solitarios en el átomo central nos ayudarán a predecir la forma de una molécula.
La forma de una molécula está determinada por la ubicación de los núcleos y sus electrones. Los electrones y los núcleos se asientan en posiciones que minimizan la repulsión y maximizan la atracción. Por lo tanto, la forma de la molécula refleja su estado de equilibrio en el que tiene la energía más baja posible en el sistema. Aunque la teoría VSEPR predice la distribución de los electrones, debemos tener en cuenta el determinante real de la forma molecular. Separamos esto en dos categorías, la geometría del grupo de electrones y la geometría molecular .
La geometría del grupo de electrones está determinada por el número de grupos de electrones.
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La geometría molecular, por otro lado, depende no solo del número de grupos de electrones, sino también del número de pares solitarios. Cuando los grupos de electrones son todos pares de enlaces, se nombran exactamente como la geometría del grupo de electrones.
Numero de grupos de electrones
Nombre de la geometría del grupo de electrones.
2 lineales
3 trigonal-planar
4 tetraédricas
5 trigonal-bipiramidal
6 octaédricos
La geometría molecular y la geometría del grupo de electrones son las mismas cuando no hay pares solitarios. La notación VSEPR para estas moléculas son AX
norte
.
“A” representa el átomo central yn representa el número de enlaces con el átomo central. Cuando hay pares solitarios, la letra E
X
está agregado. La x representa el número de pares solitarios presentes en la molécula. Por ejemplo, una molécula con dos pares de enlaces y dos pares solitarios tendría esta notación: AX2E2.
Tabla de Geometría de Moléculas
1 número de grupos de electrones
2 Geometría de grupo de electrones
3 Número de pares solitarios
4 Notación VSEPR
5 geometría molecular
6 ángulos de enlace ideales
7 ejemplos
Respectivamente
2
lineal
1
HACHA
2
180 °
BeH
2
3
trigonal plana
0 0
HACHA
3
120 °
CO
3
2
–
1
HACHA
2
mi
120 °
O
3
4 4
tetraédrico
0 0
HACHA
4 4
Tetraédrica
109.5 °
S0
4 4
2
–
1
HACHA
3
mi
109.5 °
H
3
O
+
2
HACHA
2
mi
2
109.5 °
H
2
O
5 5
triangular bipiramidal
0 0
HACHA
5 5
90 ° , 120 °
PF
5 5
1
HACHA
4 4
mi
si
90 ° , 120 °
TeCl
4 4
2
HACHA
3
mi
2
90 °
ClF
3
3
HACHA
2
mi
3
180 °
yo
3
–
6 6
octaédrico
0 0
HACHA
6 6
octaédrico
90 °
PF
6 6
–
1
HACHA
5 5
mi
90 °
SbCl
5 5
2
–
2
HACHA
4 4
mi
2
90 °
ICl
4 4
–
Intentemos determinar las estructuras geométricas de H2
O y CO2
Comenzando por dibujar la estructura de Lewis:
H2O:
El agua tiene cuatro grupos de electrones, por lo que cae bajo tetraédrica para la geometría del grupo de electrones. Los cuatro grupos de electrones son los 2 enlaces simples a hidrógeno y los 2 pares solitarios de oxígeno. Como el agua tiene dos pares solitarios, su forma molecular está doblada. Según la teoría VSEPR, los electrones quieren minimizar la repulsión, por lo que los pares solitarios son adyacentes entre sí.
CO2:
El dióxido de carbono tiene dos grupos de electrones y no tiene pares solitarios. Por lo tanto, el dióxido de carbono es lineal en la geometría del grupo de electrones y en la geometría molecular. La forma del CO2 es lineal porque no hay pares solitarios que afecten la orientación de la molécula. Por lo tanto, la orientación lineal minimiza las fuerzas de repulsión.
La teoría VSEPR no solo se aplica a un átomo central, sino que se aplica a las moléculas con más de un átomo central. Tomamos en cuenta la distribución geométrica de los átomos terminales alrededor de cada átomo central. Para la descripción final, combinamos la descripción separada de cada átomo.
En otras palabras, tomamos moléculas de cadena larga y las descomponemos en pedazos. Cada pieza formará una forma particular. Siga el ejemplo proporcionado a continuación:
El butano es C4H10
. CCCC es la fórmula estructural simplificada donde los hidrógenos (no mostrados) están implicados para tener enlaces simples al carbono. Puede ver una mejor fórmula estructural de butano en http://en.wikipedia.org/wiki/Fil…
Si descomponemos cada carbono, los átomos centrales, en pedazos, podemos determinar la forma relativa de cada sección. Comencemos con el lado izquierdo. Vemos que C tiene tres enlaces simples a 2 hidrógenos y un enlace simple a carbono. Eso significa que tenemos 4 grupos de electrones. Al verificar la geometría de la tabla de moléculas anterior, tenemos una forma tetraédrica. Ahora, pasamos al siguiente carbono. Este carbono tiene 2 enlaces simples con 2 carbonos y 2 enlaces simples con 2 hidrógenos. Nuevamente, tenemos 4 grupos de electrones que resultan en un tetraédrico. Continuando con esta tendencia, tenemos otro tetraédrico con enlaces simples unidos a átomos de hidrógeno y carbono. En cuanto al carbono más a la derecha, también tenemos un tetraédrico donde el carbono se une con un carbono y 3 hidrógenos.
Pasos utilizados para encontrar la forma de la molécula
En resumen, hay cuatro pasos simples para aplicar la teoría VSEPR.
- Dibuja la estructura de Lewis.
- Cuente el número de grupos de electrones e identifíquelos como pares de enlaces de grupos de electrones o pares de electrones solitarios. ¡Recuerde que los grupos de electrones incluyen no solo enlaces, sino también pares solitarios!
- Nombra la geometría del grupo de electrones. (Indique si es lineal, trigonal-plano, tetraédrico, trigonal-bipiramidal u octaédrico).
- Mirando las posiciones de otros núcleos atómicos alrededor de la central, determine la geometría molecular. (Vea cuántos pares solitarios hay).