Geometría molecular y polaridad

MODELOS MOLECULARES

Ninguna de las fórmulas anteriores nos indica la estructura espacial de las moléculas, son solo representaciones en el plano. Sin embargo, muchas de las propiedades físicas y químicas que presentan las sustancias moleculares dependen de su forma, es por eso que es importante conocer su geometría.

Para representar a las moléculas en el espacio se pueden utilizar distintos modelos moleculares:

-modelo de esferas y varillas: los átomos se representan como esferas y los enlaces como varillas.

-modelo compacto o de nubes: los átomos se representan mediante esferas como si fueran nubes que se superponen entre sí.

 

GEOMETRÍA MOLECULAR

La geometría o forma espacial de una molécula va a estar determinada por las posiciones relativas que ocupen sus átomos. Si bien existen muchas sustancias diferentes, solo existe una reducida cantidad de formas geométricas básicas.

Para empezar vamos a tener en cuenta las moléculas de tipo AXn, donde A es el átomo central que está rodeado por n átomos de X. El ángulo entre A y X se denomina ángulo de enlace. El valor del ángulo va a depender de la naturaleza de los átomos y de los electrones de valencia que rodean al núcleo del átomo central.

TEORIA DE LA REPULSIÓN DE LOS PARES ELECTRÓNICOS DE VALENCIA (TREPEV): 

teoría simple que permite predecir la forma de las moléculas.

- Los electrones de valencia se distribuyen de a pares alrededor del átomo central.
- Los pares de electrones se repelen entre sí, ocupando las posiciones de mayor distancia posible.
- Los pares de electrones libres (no forman enlace químico) se repelen con mayor intensidad y ocupan más espacio.
- Los pares de electrones compartidos (enlace simple, doble o triple) ocupan todos el mismo espacio.

Conclusión: para reducir al mínimo la repulsión los electrones se orientan en el espacio de forma tal que la distancia entre ellos sea máxima.

FORMAS MOLECULARES 

Moléculas lineales: 2 o 3 átomos ubicados sobre una línea. Moléculas tipo AX o AX₂, para AX₂ (A sin pares de electrones libres). El ángulo de enlace es 180°. Ej. O₂. 

Moléculas angulares: 3 átomos (AX₂, A con pares de electrones libres) ubicados en un plano con ángulo de enlace menor que 180°. Ej. H₂O. 

Moléculas triangulares: 4 átomos (AX₃, A sin pares de electrones libres). El átomo central (A) ocupa el centro de un triángulo equilátero, mientras que los otros átomos se ubican en sus vértices. Los 4 átomos están en el mismo plano y el ángulo de enlace es de 120°. Ej. BCl₃. 

Moléculas tetraédricas: 5 átomos (AX₄, A sin pares de electrones libres). El átomo central (A) ocupa el centro de un tetraedro rectangular, mientras que los otros átomos se ubican en sus vértices. Ángulo de enlace de 109,5°. Ej. CH₄. 

Moléculas piramidales: 4 átomos (AX₃, A con pares de electrones libres). Variante de la anterior, donde el átomo A ocupa el vértice superior de una pirámide (no regular) y los otros átomos se ubican en la base. Ángulo de enlace menor que 109,5°. Ej. NH₃.

 

POLARIDAD DE LOS ENLACES

Cuando se analiza la distribución de electrones en el enlace covalente podemos encontrar que esta nube de electrones puede ser simétrica o no. La polaridad va a depender de la electronegatividad de los átomos que constituyen el enlace.

-Enlace covalente no polar: distribución de electrones simétrica. Se da únicamente cuando los dos átomos del enlace son los mismos. Ej.: H₂, O₂, N₂.

-Enlace covalente polar: distribución de electrones no simétrica. Se da en enlaces con átomos de distintos elementos. El par de electrones compartido es atraído más intensamente por el átomo más electronegativo. Se observa sobre el átomo más electronegativo una densidad de carga negativa y sobre el menos electronegativo una densidad de carga positiva.

POLARIDAD DE LA MOLÉCULA

La polaridad de la molécula se calcula teniendo en cuenta la polaridad de cada uno de los enlaces más la geometría molecular.

Moléculas diatómicas: - 2 átomos iguales (A₂) à NO POLAR [O₂]

                                      - 2 átomos distintos (AX) à POLAR [HCl]

Moléculas poliatómicas: - 3 átomos (AX₂) * molécula lineal à NO POLAR [CO₂]

                                                                     * molécula angular à POLARES [H₂O]

                                        - 4 átomos (AX₃) * molécula triangular à NO POLAR [BCl₃] 

                                                                     * molécula piramidal à POLAR [NH₃]

                                        - 5 átomos (AX₄) * molécula tetraédrica à NO POLAR [CH₄]

 

 

Links interesantes:

lewis y geometría