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El enlace químico

4.6 Arquitectura molecular: formas

geométricas de las moléculas

Las propiedades de las moléculas quedan determinadas en primer lugar
por los tipos de enlace presentes en ellas y en segundo lugar por su ar-
quitectura molecular. Se entiende por arquitectura molecular la forma
geométrica de la molécula.
Recordemos que los orbitales atómicos tienen formas geométricas deter-
minadas y cuando se forman los orbitales moleculares estos presentan
orientaciones espaciales con direcciones concretas. Esta orientación
infl uye notoriamente en la forma tridimensional que adoptan algunas
moléculas. A medida que aumenta el número de átomos en la molécula
Figura 77. Forma geométrica en una molécula aumenta también el número de formas que podría adoptar la molécula.
de agua. Nótese el ángulo de 104,5° entre
los átomos de hidrógeno. ■ Moléculas angulares. Vamos a utilizar la molécula del agua (H O)
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para ilustrar este primer caso. Las representaciones orbitales de los
enlaces del H O sugieren que dos orbitales (p) del oxígeno partici-
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pan en el enlace, mientras que dos orbitales (1s) lo hacen por parte
del hidrógeno. Si la distribución espacial persiste después de haberse
formado los enlaces, la molécula de agua debería ser angular, con
un ángulo próximo a 90°. Sin embargo, la cercanía de estos orbitales
genera una ligera repulsión que hace que dicho ángulo sea superior
a este valor ubicándose cerca de 104,5°. En general se puede afi rmar
que un átomo divalente con dos orbitales (p) como orbitales de va-
lencia forma una molécula angular (fi gura 76).
■ Moléculas piramidales. El nitrógeno es un átomo trivalente, esto
quiere decir, que cuando este átomo forma enlaces, intervienen
sus tres orbitales atómicos (p). Si suponemos una reacción con el
hidrógeno éste aportaría su único orbital (s), lo cual signifi ca que
se necesitan tres átomos de hidrógeno para saturar la capacidad de
enlace del nitrógeno. Una vez formado el enlace entre estos dos áto-
mos debemos esperar que la molécula de amoniaco (NH ) adopte
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una forma piramidal de base triangular con ángulos de enlace que
deberían estar próximos a 90°. Sin embargo, nuevamente tal como se
explicó en el caso anterior estos orbitales se reorientan espacialmente
para vencer las fuerzas de repulsión generadas entre sus orbitales
moleculares, ubicándose en posiciones energéticamente más estables;
al hacerlo, sus ángulos de enlace varían ligeramente hasta tomar un
valor de 107°. En general, se puede afi rmar que un átomo trivalente
con tres orbitales (p) como orbitales de valencia forma una molécula
piramidal.
■ Moléculas tetraédricas. El átomo de carbono resulta un caso espe-
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cial. Al observar su distribución electrónica externa, 2s 2px 2py
hace preveer un número de valencia igual a (2), lo cual querría decir
que sus moléculas deben ser de tipo angular; sin embargo, por un
proceso conocido con el nombre de hibridación (mezcla de orbitales
s y p) amplía su capacidad de enlace a (4), de tal suerte que presenta
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una distribución electrónica del tipo 2s 2px 2py 2pz . Esto además
de permitir la formación de cuatro enlaces covalentes, facilita ener-
géticamente la estabilidad de las moléculas (fi gura 78).
Figura 78. Molécula tetraédrica para el metano Cuantos más átomos y enlaces se involucren en una molécula mucho
(CH ). Nótese el ángulo de 109 grados entre más compleja resultará su estructura molecular.
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los enlaces C—H.
84 © Santillana

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