compuestos covalentes - unamdepa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/covalenteintroduccion... · 2014. 10....
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COMPUESTOS
COVALENTES
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
RESONANCIA
TRPECV
IONICO COORDINADO COVALENTE METALICO
3
1
0
100
3.3
80
2.64
60
1.98
40
1.32
20
0.66
0
0
%CARACTER IONICO
UN GRUPO DE MOLECULAS COVALENTES MUY CERCANAS A
NOSOTROS, ALGUNAS DE LAS CUALES NOS SON VITALES:
O2 N2 H2O CO2
ESTAS MOLECULAS, EN GENERAL,
MOLECULAS COVALENTES
1) SON POBRES CONDUCTORES ELECTRICOS
2) TIENEN PUNTOS DE FUSION Y EBULLICION
RELATIVAMENTE BAJOS
3) NO SON PARTICULARMENTE AFECTOS A
CRISTALIZAR
4) LA DIFERENCIA DE ELECTRONEGATIVIDAD
ENTRE SUS ELEMENTOS ES RELATIVAMENTE
PEQUEÑA O CERO
REACCIONES FUERTEMENTE EXOTERMICAS,
CON PRODUCCION DE GASES,
SE USAN COMO PROPULSORES O
EXPLOSIVOS...PIROTECNICOS.
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Fr Ra
Sc
Y
La
Ac
Ti
Zr
Hf
V
Nb
Ta
Cr
Mo
W
Mn
Tc
Re
Fe
Ru
Os
Co
Rh
Ir
Ni
Pd
Pt
Cu
Ag
Au
Zn
Cd
Hg
B
Al
Ga
In
Tl
C
Si
Ge
Sn
Pb
N
P
As
Sb
Bi
O
S
Se
Te
Po
F
Cl
Br
I
At
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
He
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
COMPUESTOS CON ELEMENTOS DE ELECTRONEGATIVIDAD
SEMEJANTE EXCEPTUANDO A LOS METALICOS
MODELO DE LEWIS
GILBERT NEWTON LEWIS
5104 LOS QUIMICOS DE PRINCIPIOS DEL SIGLO PASADO,
ESTABAN FASCINADOS CON LA IDEA DE UNA ESTABILIDAD
CASI MAGICA DE LOS GASES NOBLES…
ESTA IDEA GOBERNO EL PENSAMIENTO CIENTIFICO Y
TUVO UNA INFLUENCIA DETERMINANTE EN EL
DESARROLLO DE DIVERSOS MODELOS Y POSTULADOS.
KOSSEL CONSTRUYO SU MODELO IONICO DE CARGAS
ELECTRICAS PORQUE LOS ELEMENTOS INVOLUCRADOS
ADQUIRIAN LA CONFIGURACION "ESTABLE" DE UN GAS
NOBLE…
Cl Cl- Ar
Na Na+ Ne
HUGO TORRENS
5103 PARA COMPUESTOS IONICOS, ENCONTRAMOS UN
MODELO DE ENLACE QUE NOS EXPLICA SUS PROPIEDADES
Y COMPORTAMIENTO…
AHORA NECESITAMOS UN MODELO EQUIVALENTE, QUE NOS EXPLIQUE
LAS PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO QUIMICO, DE LAS MOLECULAS
EN QUE EXISTEN ENLACES COVALENTES.
EL MODELO QUE ESTUDIAREMOS FUE DESARROLLADO POR G.N. LEWIS.
ERED = ((ANC+C-e2)/((40d))(1-(1/n))
5104A
LEWIS TENIA LA MISMA CONVICCION DE SUS
CONTEMPORANEOS SOBRE LA
ESTABILIDAD MAGICA DE LOS GASES NOBLES
PERO,
¿COMO EXPLICAR EL ENLACE DE LA MOLECULA DE
CLORO, Cl2, EN LA QUE AMBOS ATOMOS NECESITAN UN
ELECTRON PARA TENER LA
CONFIGURACION DE GAS NOBLE…?
HUGO TORRENS
5105
¿…Y SI SE MODIFICARA "UN POCO" EL MODELO DE KOSSEL?
Cl Cl- Ar
Na Na+ Ne
POR EJEMPLO
Cl Ar
Cl Ar
Cl2
HUGO TORRENS
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL MODELO DE LEWIS-LANGMUIR ASUME QUE PARA FORMAR
UN ENLACE COVALENTE, LOS ATOMOS COMPARTEN ELECTRONES
HASTA QUE CADA UNO OBTIENE LA CONFIGURACION DE UN GAS
NOBLE.
POR EJEMPLO:
Cl Ar
Cl Ar
H
B
Al
Ga
In
Tl
C
Si
Ge
Sn
Pb
N
P
As
Sb
Bi
O
S
Se
Te
Po
F
Cl
Br
I
At
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
He
13 14 15 16 17 18
PARA TENER LA ESTABILIDAD ASOCIADA A LOS GASES NOBLES,
LOS HALOGENOS NECESITAN 1 ELECTRON, LOS CALCOGENOS 2, …
1 ELECTRON
2 ELECTRONES
3 ELECTRONES
4 ELECTRONES
5 ELECTRONES
5200A MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
LOS ELECTRONES QUE SE COMPARTEN SON LOS DE LA
ULTIMA CAPA QUE SE CONOCEN COMO
ELECTRONES DE VALENCIA:
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
H
1
¿EN ESTE PUNTO QUE NOS DICE ESTA SUPOSICION?
DOS ATOMOS NEUTROS SE UNEN Y LA MOLECULA DEBE SER
NEUTRA O POLAR…
…SE ESPERAN PUNTOS DE FUSION Y EBULLICION BAJOS…
…NO EXISTEN ATRACCIONES ELECTRICAS Y LAS MOLECULAS NO
SE ATRAEN EXPECIALMENTE…
…NO HAY NINGUNA RAZON EVIDENTE PARA QUE CRISTALICEN…
Cl Ar
Cl Ar
Cl2
HUGO TORRENS
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL HELIO TIENE DOS ELECTRONES DE VALENCIA, MIENTRAS
QUE EL RESTO DE LOS GASES NOBLES TIENEN OCHO.
YA QUE EL MODELO DE LEWIS-LANGMUIR ASUME QUE PARA
FORMAR UN ENLACE COVALENTE, LOS ATOMOS ADOPTAN LA
CONFIGURACION DE UN GAS NOBLE, ESTA HIPOTESIS SE
CONOCE TAMBIEN COMO
LA REGLA DEL OCTETO
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
REGLA POR LA CUAL CADA ATOMO,
PARA FORMAR UN ENLACE, TENDERA
A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA.
DESDE LUEGO, EL HIDROGENO TENDERA
A TENER DOS ELECTRONES PARA ADOPTAR
LA CONFIGURACION DEL HELIO.
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
REGLA DEL OCTETO
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
REGLA POR LA CUAL CADA ATOMO,
PARA FORMAR UN ENLACE, TENDERA
A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA.
DESDE LUEGO, EL HIDROGENO TENDERA
A TENER DOS ELECTRONES PARA ADOPTAR
LA CONFIGURACION DEL HELIO.
REGLA DEL ENLACE
CADA PAR DE ELECTRONES COMPARTIDO FORMA UN ENLACE DE ORDEN 1.
ELECTRONES COMPARTIDOS/2 = NUMERO DE ENLACES
Cl Cl O O N N
CONTANDO ELECTRONES…
5202
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
H
1
PARA LA MOLECULA DE AGUA, POR EJEMPLO: H2O
e APORTADOS e REQUERIDOS
1 OXIGENO 6e 1 OXIGENO 8e
2 HIDROGENOS 2e 2 HIDROGENOS 4e
8e 12e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS PARA H2O
12e-8e = 4e COMPARTIDOS
H O H H O H
CADA ELEMENTO CON CONFIGURACION DE GAS NOBLE…
5203
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
H
1
e APORTADOS e REQUERIDOS
1 NITROGENO 5e 1 NITROGENO 8e
3 HIDROGENOS 3e 3 HIDROGENOS 6e
8e 14e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS
PARA NH3 14e-8e = 6e COMPARTIDOS
3H N H N H
H
CADA ELEMENTO CON CONFIGURACION DE GAS NOBLE…
NH3
5204
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
H
1
e APORTADOS e REQUERIDOS
1 CARBONO 4e 1 CARBONO 8e
4 CLOROS 28e 4 CLOROS 32e
32e 40e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS
PARA CCl4 40e-32e = 8e COMPARTIDOS
Cl
4 Cl C Cl C Cl
Cl
CCl4
5206 MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL MODELO DE LEWIS IMPLICA QUE CADA
PAR DE ELECTRONES COMPARTIDOS, FORMA UN ENLACE COVALENTE
DE ORDEN 1
POR LO TANTO: PARA LA MOLECULA DE AGUA, H2O, CON
4e COMPARTIDOS/2 = 2 ENLACES
H O H H
H2O
O
O H H
O H H
5206A MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL MODELO DE LEWIS IMPLICA QUE CADA
PAR DE ELECTRONES COMPARTIDOS, FORMA UN ENLACE COVALENTE
DE ORDEN 1
PARA LA MOLECULA DE AMONIACO, CON
6e COMPARTIDOS/2 = 3 ENLACES
H N N H H
H
N H H
H
N H H
H
NH3
5207 MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL MODELO DE LEWIS IMPLICA QUE CADA
PAR DE ELECTRONES COMPARTIDOS, FORMA UN ENLACE COVALENTE
DE ORDEN 1
PARA LA MOLECULA DE TETRACLURURO DE CARBONO, CON
8e COMPARTIDOS/2 = 4 ENLACES
CCl4
Cl C
C
Cl
Cl Cl
Cl
C
Cl
Cl Cl
Cl
C
Cl
Cl Cl
Cl
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
18 17 16 15 14 13
H
1
SiO2
e APORTADOS e REQUERIDOS
1 SILICIO 4e 1 SILICIO 8e
2 OXIGENOS 12e 2 OXIGENOS 16e
16e 24e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS
PARA SiO2 24e-16e = 8e COMPARTIDOS
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EL MODELO DE LEWIS IMPLICA QUE CADA
PAR DE ELECTRONES COMPARTIDOS, FORMA UN ENLACE COVALENTE
DE ORDEN 1
PARA LA MOLECULA DE DIOXIDO DE SILICIO, CON
8e COMPARTIDOS/2 = 4 ENLACES ¿CON TRES ELEMENTOS?
O Si
O Si O O Si O O Si O SiO2
O
5205
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
As
P
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
18 17 16 15 14 13
H
1
N2
e APORTADOS e REQUERIDOS
2 NITROGENOS 10e 2 NITROGENOS 16e
10e 16e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS
PARA N2 16e-10e = 6e COMPARTIDOS/2 = 3 ENLACES
N N N N
Si Al
O N C B
5205
HUGO TORRENS
LA REGLA DEL OCTETO
CADA ATOMO, PARA FORMAR UN ENLACE,
TENDERA A TENER OCHO ELECTRONES EN SU
ULTIMA CAPA. (O DOS PARA EL HIDROGENO)
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
As
P
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
18 17 16 15 14 13
H
1
CO
e APORTADOS e REQUERIDOS
1 CARBONO 4e 1 CARBONO 8e
1 OXIGENO 6e 1 OXIGENO 8e
10e 16e
e REQUERIDOS - e APORTADOS = e COMPARTIDOS
PARA CO 16e-10e = 6e COMPARTIDOS/2 = 3 ENLACES
C O
Si Al
O N C
O C
B
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
CO
PARA CO TENEMOS
¡¡¡ 3 ENLACES !!!
C O C O C O
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
C H
H
H
O H
O C O
CONSIDERE LOS ENLACES CARBON-OXIGENO EN CH3OH, CO2 Y CO
C O
H3C O
C O
C O
O
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
C H
H
H
O H
O C O
C O
CONSIDERE LA ENERGIA DE LOS ENLACES CARBON-OXIGENO
EN CH3OH, CO2 Y CO
357.7 KJmol-1
798.9 KJmol-1
1071.9 KJmol-1
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
POR LO TANTO, UN MODELO TAN SIMPLE COMO EL
DE LEWIS ES CAPAZ DE PREDECIR ENLACES
SIMPLES C-O
DOBLES C=O
TRIPLES… CO
…EN MOLECULAS EN QUE NO LOS "ESPERARIAMOS"…
PARES LIBRES
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
PARA ADOPTAR LA CONFIGURACION DE UN GAS NOBLE,
LOS ELEMENTOS PUEDEN COMBINAR ELECTRONES Y
GUARDARSE PARES LIBRES, COMO SE MUESTRA EN
LOS SIGUIENTES EJEMPLOS:
H He B
C N O F
Ne
C N O F
HUGO TORRENS
B C N O F
B C N O F
BH3
CH4 NH
5OH
6FH
7
BH3
CH4 NH
3OH
2FH
InF3
SnF4 SbF
5TeF
6IF
7
6 8 1 0
6 8 8 8 8
6 8
1 12 4
1 0 1 12 4
6 8 10 12 14
6 8 8 8 8
6 8 10 12 14 MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
DISPONIBILIDAD
DE PARES LIBRES
5212 MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
LA "DISPONIBILIDAD" DE LOS PARES LIBRES DEPENDE
DE LA ELECTRONEGATIVIDAD DEL ATOMO CENTRAL:
F
F
Br
Cl
I
EFECTO DEL
PAR INERTE
5214 MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
SE CONOCE COMO
EFECTO DE PAR INERTE
LA TENDENCIA A QUE UN PAR DE ELECTRONES SEA MENOS REACTIVO
CONFORME, EN UNA FAMILIA, AUMENTA EL NUMERO ATOMICO
FO
FO
N
N
C
C
B
BiPbTl Te I
HUGO TORRENS
B C N O F
TiF3
PbF4
BiF5
PoF6 AtF
7
Al Si P S Cl
Ti Pb Bi Po At
TiF PbF2
BiF3
PoF4 AtF
5
BiF PoF2 AtF
3
AtF
EFECTO DE PAR INERTE
LA TENDENCIA A QUE
UN PAR DE ELECTRONES
SEA MENOS REACTIVO
CONFORME, EN UNA FAMILIA,
AUMENTA EL NUMERO ATOMICO
EXPANSION DEL
OCTETO
EL COMPORTAMIENTO DE LOS COMPUESTOS A PARTIR DE LA
TERCERA SERIE, SEGÚN LEWIS, SE DEBE A QUE ESTOS
ELEMENTOS TIENEN ORBITALES d VACIOS DE ENERGÍA ADECUADA:
2 ELECTRONES
8 ELECTRONES
SIEMPRE
8 ELECTRONES
O HASTA 18
EXPANSION DEL OCTETO
5216
HUGO TORRENS
EXPANSION DEL OCTETO
LOS PERIODOS SIGUIENTES PUEDEN RECIBIR UN NUMERO MAYOR
UTILIZANDO LOS ORBITALES d, CON LO QUE EL OCTETO PUEDE
EXPANDIRSE HASTA UN MAXIMO DE 18 ELECTRONES.
POR EJEMPLO SF6
Rn
Xe
Kr
Ar
Ne
He
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
F
Se
S
O
As
P
N
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
C B
EL SEGUNDO PERIODO DE BORO A NEON ESTA LIMITADO A 8 ELECTRONES.
s p
s p d
5216A MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
EXPANSION DEL OCTETO EN SF6
F
S
F F F
F F
F 12 ELECTRONES
S
Rn
Xe
Kr
Ar
At
I
Po
Sb
Bi
Sb
Br
Cl
Se
S
As
P
Pb
Sn
Ge
Tl
In
Ga
Si Al
s p d
5211
HUGO TORRENS
B C N O F
B C N O F
BH3
CH4 NH
5OH
6FH
7
BH3
CH4 NH
3OH
2FH
InF3
SnF4 SbF
5TeF
6IF
7
6 8 1 0
6 8 8 8 8
6 8
1 12 4
1 0 1 12 4
6 8 10 12 14
6 8 8 8 8
6 8 10 12 14
COMO VIMOS, UNO DE LOS ÉXITOS DEL MODELO DE LEWIS FUE LA
PREDICCIÓN DEL ENLACE TRIPLE EN MONÓXIDO DE CARBONO:
C O C O
OTRO DE LOS ÉXITOS DEL MODELO DE LEWIS ESTA RELACIONADO
CON LA PREDICCIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS COMPUESTOS DEL BORO:
B
2 BH3 B B2H6
B B H
H
H
H
H
H DOS ENLACES NO REQUIEREN NECESARIAMENTE 4 ELECTRONES…
3 CENTROS, 2 ENLACES, 2 ELECTRONES: ORDEN DE ENLACE =0.5
2 BH3 B B2H6
B B H
H
H
H
H
H DOS ENLACES NO REQUIEREN NECESARIAMENTE 4 ELECTRONES…
3 CENTROS, 2 ENLACES, 2 ELECTRONES: ORDEN DE ENLACE =0.5
BF3
B B
F
F
F F
F F
2 BF3 B2F6
BF3
B
F
F
F B
F
F F
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
CO2 ES UN GAS MIENTRAS QUE SiO2 ES… ARENA
¿COMO EXPLICAR TAL DIFERENCIA?
O C O O C O
EL CARBON NO PUEDE ADMITIR MAS DE 8 ELECTRONES
PERO EL SILICIO PUEDE TENER MAS EN LOS ORBITALES d
O Si O O Si O
O Si O
MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
CO2 ES UN GAS MIENTRAS QUE SiO2 ES… ARENA
¿COMO EXPLICAR TAL DIFERENCIA?
EL CARBON NO PUEDE ADMITIR MAS DE 8 ELECTRONES
PERO EL SILICIO PUEDE TENER MAS EN LOS ORBITALES d
O Si O
O Si O
O Si O
O Si O
O Si O
O Si O
POLIMERO TRIDIMENSIONAL
ARENA
RESUMEN DEL MODELO DE LEWIS-LANGMUIR
HUGO TORRENS
1) COMPARTIR ELECTRONES HASTA COMPLETAR OCTETOS EN
SEGUNDO PERIODO O MAS EN LOS SIGUIENTES.
2) CADA PAR DE ELECTRONES COMPARTIDOS ES UN ENLACE
COVALENTE DE ORDEN 1
3) LOS ELECTRONES SON MOLECULARES NO ATOMICOS
4) NO PERMITIR ELECTRONES DESAPAREADOS
5) DETERMINAR DEFICIENCIA DE ELECTRONES O PARES LIBRES
6) COMPORTAMIENTO ACIDO-BASE
7) ESTIMAR DISPONIBILIDAD DE PARES LIBRES
8) EFECTO DEL PAR INERTE
9)EXPANSION DEL OCTETO
N2 O2
Oxigeno liquido
¡¡ EL OXIGENO ES PARAMAGNETICO Y POR LO TANTO
DEBE TENER ELECTRONES DESAPAREADOS !!
CN- CO
SiO2 CO2
NO- NO+
H2O PH3
CO2 SiS2
CH4 C2H6
CH2O C2H4
CH2O2 C2H2
BF3 BH3
FIN
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