Geometría Molecular
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Problemas numéricos y Cuestiones. Capítulo 6 12. ¿Tienen la misma geometría el anhidrido sulfúrico, SO 3 , que el anión sulfito, SO 3 2- ? Escribir la estructura de Lewis de ambas especies y su geometría más probable. Discuta la importancia de los híbridos de resonancia en cada una de estas dos moléculas Para deducir la forma de la molécula por aplicación de la teoría de RPEV se ha de conocer el número de pares de electrones que rodean al átomo central. En ambas moléculas el átomo central es el S. Ión Sulfito: SO 3 2- (aplicación de las reglas de Lewis) Electrones de valencia: Azufre: = 6 3 oxígeno= 3x6 =18 anión = 2 26 Formación de 3 enlaces sencillos: 3x2=6 Repartir 20 electrones entre tres ligandos: 6 electrones a cada ligando y los dos restantes al átomo central 2- O S O O 2- O S O O La carga neta sobre el azufre es +1. Si se forma un doble enlace por compartición de pares de electrones con uno de los ligandos se obtiene una estructura de Lewis con una carga neta 0. Formas resonantes equivalentes: 2- O S O O 2- O S O O 2- O S O O Esta es la estructura de Lewis mayoritaria para este anión. El átomo central está rodeado de cuatro pares de electrones (el doble enlace no cuenta), por tanto deben tener una disposición tetraédrica como en la figura: Enlace químico y estructura de la materia 1
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Geometría de las moléculas
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Problemas numéricos y Cuestiones. Capítulo 6
12. ¿Tienen la misma geometría el anhidrido sulfúrico, SO3, que el
anión sulfito, SO3 2-? Escribir la estructura de Lewis de ambas especies y su geometría más probable. Discuta la importancia de los híbridos de resonancia en cada una de estas dos moléculas Para deducir la forma de la molécula por aplicación de la teoría de RPEV se ha de conocer el número de pares de electrones que rodean al átomo central. En ambas moléculas el átomo central es el S. Ión Sulfito: SO32- (aplicación de las reglas de Lewis) Electrones de valencia: Azufre: = 6 3 oxígeno= 3x6 =18 anión = 2 26 Formación de 3 enlaces sencillos: 3x2=6 Repartir 20 electrones entre tres ligandos: 6 electrones a cada ligando y los dos restantes al átomo central
2-O
S
O
O
2-O
S
O
O
La carga neta sobre el azufre es +1. Si se forma un doble enlace por compartición de pares de electrones con uno de los ligandos se obtiene una estructura de Lewis con una carga neta 0. Formas resonantes equivalentes:
2-O
S
O
O
2-O
S
O
O
2-O
S
O
O
Esta es la estructura de Lewis mayoritaria para este anión.
El átomo central está rodeado de cuatro pares de electrones (el doble enlace no cuenta), por tanto deben tener una disposición tetraédrica como en la figura:
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La molécula será por tanto Piramidal de base triangular (téngase en cuenta que el par de electrones solitarios no forman parte de ningún enlace) Anhídrido sulfúrico: SO3 (aplicación de las reglas de Lewis) Electrones de valencia: Azufre: = 6 3 oxígeno= 3x6 =18 24 Formación de 3 enlaces sencillos: 3x2=6 Repartir 18 electrones entre tres ligandos: 6 electrones a cada ligando Después de formados los enlaces múltiples que permite la hipervalencia del S, queda como estructura de Lewis más probable:
S
O
OO
Lo que indica que esta molécula es triangular plana, con un ángulo de enlace entre sus átomos de 120º.
13. El grupo carbonilo –CO- da lugar a la formación de cetonas y aldehídos. Estudiar como es la distribución de enlaces y de electrones no enlazantes en el carbono y el oxígeno de este grupo funcional. ¿Cuál sería la geometría más probable de la acetona? Estudie también la disposición espacial de los grupos metilo. Por otro lado, está comprobado que el grupo carbonilo es un fuerte dipolo. Proponga este grupo funcional como un híbrido de resonancia entre una forma totalmente covalente y una forma polar que explique el dipolo molecular.
En el grupo carbonilo, el carbono utiliza dos de sus electrones de valencia para unirse a otros átomos de carbono, de oxígeno, de nitrógeno, etc. Los otros dos electrones que se necesitan para formar los enlaces son aportados por otros átomos que formarán en enlace. De esta forma, el número de electrones de valencia que se utilizan para formar el enlace CO son los 6 del oxígeno y dos del carbono, en total 8. La condición de cumplimiento de la regla del octeto requiere que la distribución sea: 4 electrones en dos enlaces C-O y cuatro en forma de pares solitarios no enlazantes sobre el oxígeno, en la forma:
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C OLos electrones en rojo son los que provendrían de los átomos con
los que el carbono carbonílico forma enlace. Por tanto el carbono central está rodeado de tres pares de electrones en términos de la teoría (VSPER), es decir tendrá una estructura trigonal plana.
C
O
XY
120º
120º En el caso de la acetona CH3-CO-CH3, el grupo metilo tiene una disposición tetraédrica de sus enlaces (cuatro pares de electrones que rodean al átomo central, C)
O
CC
HH
H
H
H
H
C
14. La glicina es un aminoácido de fórmula, H2NCH2COOH. Estudie el
enlace en esta molécula de acuerdo con la teoría de Lewis (indique también los pares de electrones no enlazantes o solitarios). Haga un esquema de la molécula de glicina e indique el valor de sus ángulos de enlace
Los puntos en rosa son los pares de electrones solitarios
15. Prever cual sería la geometría más probable para el POCl3. ¿Cuál sería el valor aproximado de sus ángulos de enlace? Átomo central: P
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Ligandos: O y 3 Cl Electrones de valencia: Fósforo: 5 Oxígeno: 6 Cloro: 3x7 21 32 (Isoelectrónico con el anión sulfato y el perclorato => similar estructura electrónica) Estructura de Lewis mayoritaria y forma molecular (tetraédrica)
O
PCl
Cl
Cl
de esta forma todos los átomos tienen carga neta cero. Puesto que hay un doble enlace P=O, el ángulo de enlace OPCl es de esperar que sea algo mayor de los 109º de la geometría octaédrica, mientras que el ángulo ClPCl será algo menor que 109º, debido a la repulsión electrónica entre los electrones del enlace sencillo Cl-P y los del doble P=O.
16. El yodo forma dos especies iónicas distintas al coordinarse con
dos átomos de Cl, la [ICl2]+ y la [ICl2]- ¿Cuál es la geometría más probable de ambas? Átomo central en ambos casos: I [ICl2]+: Electrones de valencia: Átomo de I: 7 Átomos de Cl: 2x7 14 Catión - 1 20 Estructura de Lewis más probable:
ClCl I: :+
Su distribución electrónica debe ser de un tetraedro. Como dos de las direcciones están ocupadas por pares de electrones solitarios la molécula será angular, con un ángulo ClICl menor que 109º.
[ICl2] -: Electrones de valencia: Átomo de I: 7 Átomos de Cl: 2x7 14 Anión + 1 22 Estructura de Lewis más probable:
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Enlace químico y estructura de la materia 1
Al distribuir (22-4) 18 electrones, sobre los tres átomos en forma de pares solitarios, 6 sobre un cloro, 6 sobre el otro y los seis restantes sobre el yodo, este átomo quedará rodeado por 5 pares de electrones, dos de enlace y tres de par solitario, así que su estructura irá a una bipirámide trigonal con los dos átomos de cloro en las posiciones axiales. Es por tanto una molécula lineal.
17. Indique el valor aproximado de los ángulos de enlace en las
siguientes moléculas: a) Cl-C-Cl en el Cl2CO b) H-C-H y C-C-N en el acetonitrilo, CH3CN
a) b)
