Geometria Molecular

GEOMETRIA MOLECULAR

Modelo de repulsión del par electrónico del nivel de valencia (RPENV)

Imagine que ata dos globos idénticos por sus extremos. Como se aprecia en la figura a), los globos se orientan naturalmente de modo que apuntan en direcciones opuestas; es decir, tratan de “estorbarse mutuamente” lo menos posible.

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a) b) c)

Si agregamos un tercer globo, los globos seorientarán hacia los vértices de un triángulo equilátero como en la figura b). Si agregamos un cuarto globo, los globos adoptarán naturalmente una forma tetraédrica (fig. c)). Es evidente que hay una geometría óptima para cada número de globos.
Los átomos se unen entre sí para formar moléculas compartiendo pares de electrones del nivel de valencia. Los pares de electrones se repelen entre sí;por tanto, al igual que los globos de la figura, tratarán de estorbarse mutuamente lo menos posible. La mejor distribución de un número dado de pares de electrones es el que minimiza las repulsiones entre ellos. Esta sencilla idea es la base del modelo RPENV. De hecho, la analogía entre los pares de electrones y los globos es tan exacta que se observan las mismas geometrías preferidas en amboscasos. Así, como se aprecia en la figura anterior, dos pares de electrones se acomodan linealmente, tres pares se acomodan en forma plana trigonal, y cuatro se disponen formando un tetraedro. Estas disposiciones, junto con las de cinco pares de electrones (pirámide trigonal) y seis pares de electrones (octaédrica), se resumen en la tabla que aparece en la página siguiente. Como veremos, la forma deuna molécula o ion se puede relacionar con estas cinco distribuciones básicas de los pares de electrones.
Geometrías de los pares electrónicos en función del número de pares de electrones

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Predicción de geometrías moleculares

Al dibujar estructuras de Lewis, vimos dos tipos de pares de electrones de nivel de valencia: pares enlazantes, que son compartidos por los átomos en losenlaces, y pares no enlazantes (o pares libres). La estructura de Lewis del amoníaco revela tres pares enlazantes y un par no enlazante alrededor del átomo de nitrógeno:
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Puesto que hay cuatro pares de electrones alrededor del átomo de N, las repulsiones de los pares electrónicos se minimizarán si los pares apuntan hacia los vértices de un tetraedro. La distribución tetraédrica de los pares deelectrones en el amoníaco se muestra en la siguiente figura:

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La disposición de los pares de electrones alrededor del átomo central de una molécula ABn es la geometría de sus pares de electrones. Por otro lado, cuando realizamos experimentos para determinar la estructura de una molécula, localizamos átomos, no pares de electrones. La geometría molecular de una molécula (o ion) es ladisposición de los átomos en el espacio. Podemos predecir la geometría de una molécula a partir de sus pares de electrones. En el NH3, los tres pares enlazantes apuntan hacia tres de los vértices de un tetraedro; por tanto, los átomos de hidrógeno se ubican en tres de los vértices de un tetraedro que tiene el átomo de nitrógeno en el centro. El par de electrones no enlazante del nitrógeno ocupa elcuarto vértice. Así, el modelo RPENV predice correctamente que los átomos del NH3 no están todos en el mismo plano; más bien, el NH3 se asemeja a una molécula tetraédrica a la que le falta un átomo. Esta forma se llama pirámide trigonal (una pirámide con un triángulo equilátero como base).
Es evidente que la geometría molecular piramidal trigonal del NH3 es una consecuencia de la geometríatetraédrica de sus pares de electrones. Al describir la forma de una molécula, siempre indicamos la geometría molecular, no la geometría de los pares de electrones.
Como ilustra el ejemplo del NH3, los pasos para predecir geometrías moleculares con el modelo RPENV son los siguientes:
1. Dibujar la estructura de Lewis de la molécula o ion.
2. Contar el número total de pares de electrones que...