Page 445 - Quimica - Undécima Edición

10.1 Geometría molecular 415

n el capítulo 9 estudiamos el enlace en términos de la teoría de Lewis. En este capítulo anali-
Ezaremos la forma, o geometría, de las moléculas. La geometría tiene una infl uencia importante
en las propiedades físicas y químicas de las moléculas, como por ejemplo el punto de fusión, el
punto de ebullición y la reactividad. Aprenderemos a predecir la forma de las moléculas con bas-
tante exactitud con un método sencillo que se basa en las estructuras de Lewis.
La teoría de Lewis sobre el enlace químico, a pesar de ser útil y fácil de aplicar, no indica
cómo y por qué se forman los enlaces. Una interpretación adecuada del enlace proviene de la
mecánica cuántica. Por esa razón, en la segunda parte de este capítulo aplicaremos la mecánica
cuántica al estudio de la geometría y la estabilidad de las moléculas.

10.1 Geometría molecular

La geometría molecular se refi ere a la disposición tridimensional de los átomos de una
molécula . La geometría de una molécula afecta sus propiedades físicas y químicas; por
ejemplo, el punto de fusión, el punto de ebullición, la densidad y el tipo de reacciones en
que pueden participar. En general, la distancia y el ángulo de los enlaces se deben deter-
minar de manera experimental. Sin embargo, existe un procedimiento sencillo que permi-
te anticipar la geometría de las moléculas o iones con buena predictibilidad si conocemos
el número de electrones que rodean el átomo central, según su estructura de Lewis. El
fundamento de este enfoque es la suposición de que los pares de electrones de la capa de
El término “átomo central ” se refi ere a
valencia de un átomo se repelen entre sí. La capa de valencia es la capa de electrones
un átomo que no es un átomo terminal
más externa ocupada en un átomo; contiene los electrones que generalmente están impli- en una molécula poliatómica.
cados en el enlace. En un enlace covalente , un par de electrones, a menudo llamado par
enlazante , es el responsable de mantener dos átomos juntos. Sin embargo, en una molé-
cula poliatómica, donde hay dos o más enlaces entre el átomo central y los átomos que
lo rodean, la repulsión entre los electrones de los diferentes pares enlazantes hace que se
mantengan lo más alejados que sea posible. La geometría que fi nalmente adopta la mo-
lécula (defi nida por la posición de todos los átomos) es aquella en la que la repulsión es
mínima. Este enfoque para estudiar la geometría molecular se llama modelo de la repul-
sión de los pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV) , ya que explica la distri-
bución geométrica de los pares electrónicos que rodean el átomo central en términos de
la repulsión electrostática entre dichos pares.
Dos reglas generales para la aplicación del modelo RPECV son: Animación
RPECV
1. Al considerar la repulsión de los pares electrónicos, los enlaces dobles y triples se
pueden tratar como si fueran enlaces sencillos. Éste es un buen enfoque para propó- Animación
Teoría del RPECV
sitos cualitativos. Sin embargo, debe observarse que, en realidad, los enlaces múltiples
son más voluminosos que los enlaces sencillos, es decir, como hay dos o tres enlaces
entre dos átomos, la densidad electrónica ocupa mayor espacio.
2. Si una molécula tiene dos o más estructuras resonantes, podemos aplicar el modelo
RPECV a cualquiera de ellas. Por lo general, las cargas formales no se muestran.

Con este modelo en mente podemos predecir la geometría de las moléculas (y iones) de
manera sistemática. Para lograrlo es conveniente dividir las moléculas en dos categorías,
dependiendo de la presencia o ausencia de pares electrónicos libres en el átomo central.

Moléculas en las que el átomo central no tiene
pares de electrones libres
Para simplifi car consideraremos moléculas que contengan átomos sólo de dos elementos,
A y B, de los cuales A es el átomo central. Estas moléculas tienen la fórmula general
AB x , donde x es un entero 2, 3, . . . (Si x 5 1, tenemos una molécula diatómica AB que,
por defi nición, es lineal.) En la mayoría de los casos, x está entre 2 y 6.