teoría del enlace químico - guao.orga del enlace... · capa entre sí (de ahí la importancia de...
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Teoriacutea del Enlace Quiacutemico
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Tabla de contenido
1- Introduccioacuten 5
11- Electrones enlazantes y regla del octeto 8
12- Estructuras de Lewis 11
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos 12
21- Enlaces Interatoacutemicos 12
211- Enlace ioacutenico 12
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico 15
22- Enlaces covalentes 16
221- Enlace covalente no polar 17
2211- Enlace covalente no polar simple 17
2212- Enlace covalente no polar doble 18
2213- Enlace covalente no polar triple 18
2214- Enlace covalente polar 20
2215- Enlace covalente coordinado 22
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente 23
3- Hibridacioacuten 24
Hibridacioacuten sp 24
Hibridacioacuten sp2 25
Hibridacioacuten sp3 25
4- Enlace metaacutelico 27
5- Enlaces Intermoleculares 29
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno 29
52- Enlaces por fuerzas de van der Waals 30
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas 31
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61- Enlace Covalente 32
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia 32
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
33
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente 35
66- Orbitales hiacutebridos 35
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares 36
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos 37
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos 39
Ejercicios 43
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV 55
711- Orbitales hiacutebridos sp 56
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3 56
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2 59
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648) 60
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de pares
electroacutenicos (RPECV) 64
BIBLIOGRAFIA 81
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1- Introduccioacuten
La materia con la que interactuamos diariamente estaacute formada por
agrupaciones de aacutetomos o compuestos quiacutemicos
Los compuestos quiacutemicos son conjuntos de aacutetomos de diferentes
elementos que interactuacutean a nivel de los electrones de su uacuteltima
oacuterbita
Walther Kossel y Gilbert N Lewis desarrollaron en 1916 la Teoriacutea de
los enlaces quiacutemicos Al analizar los elementos de la tabla perioacutedica y
sus compuestos observaron que los gases nobles existen en forma
atoacutemica sin combinar y son estables propusieron que los aacutetomos se
combinan por que tratan de completar en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones o la configuracioacuten del gas noble maacutes proacuteximo
En 1924 K Fajans al estudiar la relacioacuten entre tipo de enlace tamantildeo
del aacutetomo carga ioacutenica y configuracioacuten electroacutenica dedujo que un
enlace es ioacutenico cuando
Los iones formados son eleacutectricamente estables
Las cargas ioacutenicas son pequentildeas
El catioacuten es grande y el anioacuten pequentildeo
Los electrones especialmente los que estaacuten en la capa maacutes
externa o de valencia juegan un papel fundamental en el enlace
quiacutemico
En algunos casos se trasfieren electrones de un aacutetomo a otro
formaacutendose iones positivos y negativos que se atraen entre siacute
mediante fuerzas electrostaacuteticas denominadas enlaces ioacutenicos
En otros casos se comparten entre los aacutetomos uno o maacutes pares de
electrones en lo que denomina enlace covalente El teacutermino covalente
fue introducido por Irving Langmuir
Las ideas de estos quiacutemicos muy simples y cualitativas fueron
desarrolladas antes del advenimiento de la mecaacutenica cuaacutentica En
1927 un antildeo despueacutes de la publicacioacuten de la ecuacioacuten de
Schroumldinger se aplicoacute eacutesta a los electrones implicados en la formacioacuten
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de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
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otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
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11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
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2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
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La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
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1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
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No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
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Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
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Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 2
Tabla de contenido
1- Introduccioacuten 5
11- Electrones enlazantes y regla del octeto 8
12- Estructuras de Lewis 11
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos 12
21- Enlaces Interatoacutemicos 12
211- Enlace ioacutenico 12
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico 15
22- Enlaces covalentes 16
221- Enlace covalente no polar 17
2211- Enlace covalente no polar simple 17
2212- Enlace covalente no polar doble 18
2213- Enlace covalente no polar triple 18
2214- Enlace covalente polar 20
2215- Enlace covalente coordinado 22
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente 23
3- Hibridacioacuten 24
Hibridacioacuten sp 24
Hibridacioacuten sp2 25
Hibridacioacuten sp3 25
4- Enlace metaacutelico 27
5- Enlaces Intermoleculares 29
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno 29
52- Enlaces por fuerzas de van der Waals 30
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas 31
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61- Enlace Covalente 32
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia 32
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
33
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente 35
66- Orbitales hiacutebridos 35
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares 36
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos 37
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos 39
Ejercicios 43
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV 55
711- Orbitales hiacutebridos sp 56
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3 56
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2 59
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648) 60
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de pares
electroacutenicos (RPECV) 64
BIBLIOGRAFIA 81
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1- Introduccioacuten
La materia con la que interactuamos diariamente estaacute formada por
agrupaciones de aacutetomos o compuestos quiacutemicos
Los compuestos quiacutemicos son conjuntos de aacutetomos de diferentes
elementos que interactuacutean a nivel de los electrones de su uacuteltima
oacuterbita
Walther Kossel y Gilbert N Lewis desarrollaron en 1916 la Teoriacutea de
los enlaces quiacutemicos Al analizar los elementos de la tabla perioacutedica y
sus compuestos observaron que los gases nobles existen en forma
atoacutemica sin combinar y son estables propusieron que los aacutetomos se
combinan por que tratan de completar en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones o la configuracioacuten del gas noble maacutes proacuteximo
En 1924 K Fajans al estudiar la relacioacuten entre tipo de enlace tamantildeo
del aacutetomo carga ioacutenica y configuracioacuten electroacutenica dedujo que un
enlace es ioacutenico cuando
Los iones formados son eleacutectricamente estables
Las cargas ioacutenicas son pequentildeas
El catioacuten es grande y el anioacuten pequentildeo
Los electrones especialmente los que estaacuten en la capa maacutes
externa o de valencia juegan un papel fundamental en el enlace
quiacutemico
En algunos casos se trasfieren electrones de un aacutetomo a otro
formaacutendose iones positivos y negativos que se atraen entre siacute
mediante fuerzas electrostaacuteticas denominadas enlaces ioacutenicos
En otros casos se comparten entre los aacutetomos uno o maacutes pares de
electrones en lo que denomina enlace covalente El teacutermino covalente
fue introducido por Irving Langmuir
Las ideas de estos quiacutemicos muy simples y cualitativas fueron
desarrolladas antes del advenimiento de la mecaacutenica cuaacutentica En
1927 un antildeo despueacutes de la publicacioacuten de la ecuacioacuten de
Schroumldinger se aplicoacute eacutesta a los electrones implicados en la formacioacuten
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de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 7
otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
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11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 3
61- Enlace Covalente 32
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia 32
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
33
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente 35
66- Orbitales hiacutebridos 35
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares 36
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos 37
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos 39
Ejercicios 43
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV 55
711- Orbitales hiacutebridos sp 56
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3 56
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2 59
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648) 60
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de pares
electroacutenicos (RPECV) 64
BIBLIOGRAFIA 81
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 4
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 5
1- Introduccioacuten
La materia con la que interactuamos diariamente estaacute formada por
agrupaciones de aacutetomos o compuestos quiacutemicos
Los compuestos quiacutemicos son conjuntos de aacutetomos de diferentes
elementos que interactuacutean a nivel de los electrones de su uacuteltima
oacuterbita
Walther Kossel y Gilbert N Lewis desarrollaron en 1916 la Teoriacutea de
los enlaces quiacutemicos Al analizar los elementos de la tabla perioacutedica y
sus compuestos observaron que los gases nobles existen en forma
atoacutemica sin combinar y son estables propusieron que los aacutetomos se
combinan por que tratan de completar en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones o la configuracioacuten del gas noble maacutes proacuteximo
En 1924 K Fajans al estudiar la relacioacuten entre tipo de enlace tamantildeo
del aacutetomo carga ioacutenica y configuracioacuten electroacutenica dedujo que un
enlace es ioacutenico cuando
Los iones formados son eleacutectricamente estables
Las cargas ioacutenicas son pequentildeas
El catioacuten es grande y el anioacuten pequentildeo
Los electrones especialmente los que estaacuten en la capa maacutes
externa o de valencia juegan un papel fundamental en el enlace
quiacutemico
En algunos casos se trasfieren electrones de un aacutetomo a otro
formaacutendose iones positivos y negativos que se atraen entre siacute
mediante fuerzas electrostaacuteticas denominadas enlaces ioacutenicos
En otros casos se comparten entre los aacutetomos uno o maacutes pares de
electrones en lo que denomina enlace covalente El teacutermino covalente
fue introducido por Irving Langmuir
Las ideas de estos quiacutemicos muy simples y cualitativas fueron
desarrolladas antes del advenimiento de la mecaacutenica cuaacutentica En
1927 un antildeo despueacutes de la publicacioacuten de la ecuacioacuten de
Schroumldinger se aplicoacute eacutesta a los electrones implicados en la formacioacuten
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de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
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otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
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11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
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2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
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La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
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1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
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No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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1- Introduccioacuten
La materia con la que interactuamos diariamente estaacute formada por
agrupaciones de aacutetomos o compuestos quiacutemicos
Los compuestos quiacutemicos son conjuntos de aacutetomos de diferentes
elementos que interactuacutean a nivel de los electrones de su uacuteltima
oacuterbita
Walther Kossel y Gilbert N Lewis desarrollaron en 1916 la Teoriacutea de
los enlaces quiacutemicos Al analizar los elementos de la tabla perioacutedica y
sus compuestos observaron que los gases nobles existen en forma
atoacutemica sin combinar y son estables propusieron que los aacutetomos se
combinan por que tratan de completar en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones o la configuracioacuten del gas noble maacutes proacuteximo
En 1924 K Fajans al estudiar la relacioacuten entre tipo de enlace tamantildeo
del aacutetomo carga ioacutenica y configuracioacuten electroacutenica dedujo que un
enlace es ioacutenico cuando
Los iones formados son eleacutectricamente estables
Las cargas ioacutenicas son pequentildeas
El catioacuten es grande y el anioacuten pequentildeo
Los electrones especialmente los que estaacuten en la capa maacutes
externa o de valencia juegan un papel fundamental en el enlace
quiacutemico
En algunos casos se trasfieren electrones de un aacutetomo a otro
formaacutendose iones positivos y negativos que se atraen entre siacute
mediante fuerzas electrostaacuteticas denominadas enlaces ioacutenicos
En otros casos se comparten entre los aacutetomos uno o maacutes pares de
electrones en lo que denomina enlace covalente El teacutermino covalente
fue introducido por Irving Langmuir
Las ideas de estos quiacutemicos muy simples y cualitativas fueron
desarrolladas antes del advenimiento de la mecaacutenica cuaacutentica En
1927 un antildeo despueacutes de la publicacioacuten de la ecuacioacuten de
Schroumldinger se aplicoacute eacutesta a los electrones implicados en la formacioacuten
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de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
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otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
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11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
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2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
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0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 42
-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 44
2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 5
1- Introduccioacuten
La materia con la que interactuamos diariamente estaacute formada por
agrupaciones de aacutetomos o compuestos quiacutemicos
Los compuestos quiacutemicos son conjuntos de aacutetomos de diferentes
elementos que interactuacutean a nivel de los electrones de su uacuteltima
oacuterbita
Walther Kossel y Gilbert N Lewis desarrollaron en 1916 la Teoriacutea de
los enlaces quiacutemicos Al analizar los elementos de la tabla perioacutedica y
sus compuestos observaron que los gases nobles existen en forma
atoacutemica sin combinar y son estables propusieron que los aacutetomos se
combinan por que tratan de completar en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones o la configuracioacuten del gas noble maacutes proacuteximo
En 1924 K Fajans al estudiar la relacioacuten entre tipo de enlace tamantildeo
del aacutetomo carga ioacutenica y configuracioacuten electroacutenica dedujo que un
enlace es ioacutenico cuando
Los iones formados son eleacutectricamente estables
Las cargas ioacutenicas son pequentildeas
El catioacuten es grande y el anioacuten pequentildeo
Los electrones especialmente los que estaacuten en la capa maacutes
externa o de valencia juegan un papel fundamental en el enlace
quiacutemico
En algunos casos se trasfieren electrones de un aacutetomo a otro
formaacutendose iones positivos y negativos que se atraen entre siacute
mediante fuerzas electrostaacuteticas denominadas enlaces ioacutenicos
En otros casos se comparten entre los aacutetomos uno o maacutes pares de
electrones en lo que denomina enlace covalente El teacutermino covalente
fue introducido por Irving Langmuir
Las ideas de estos quiacutemicos muy simples y cualitativas fueron
desarrolladas antes del advenimiento de la mecaacutenica cuaacutentica En
1927 un antildeo despueacutes de la publicacioacuten de la ecuacioacuten de
Schroumldinger se aplicoacute eacutesta a los electrones implicados en la formacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 6
de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 7
otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 8
11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 11
254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 6
de enlaces covalentes para buscar las estructuras electroacutenicas de
energiacutea miacutenima Como la ecuacioacuten de Schroumldinger no puede
resolverse exactamente para sistemas de maacutes de un electroacuten
surgieron dos meacutetodos aproximados generales para tratar el enlace
quiacutemico El primero de ellos el de los electrones de valencia
introducido por W Heitlery F Londoacutenen 1927 sirvioacute para que calcular
la fuerza del enlace en la moleacutecula del hidroacutegeno Posteriormente
Linus Pauling y J C Slater extendieron sus ideas hasta elaborar la
teoriacutea general del enlace quiacutemico conocida como teoriacutea del enlace de
valencia o teoriacutea HLSP en honor a Heitlery London Slater y Pauling
En 1928 aparecioacute el meacutetodo de los orbitales moleculares de Robert
Sanderson Mulliken F Hundy J F Lenard-Jones
En cualquier caso estos dos meacutetodos pueden considerarse
complementarios pues cada uno falla donde el otro alcanza sus
mejores resultados No obstante la mayor parte de los caacutelculos
moleculares cuantitativos se hacen en la actualidad empleando el
meacutetodo de orbitales moleculares ya que a efectos de caacutelculo es maacutes
sencillo que el meacutetodo de enlace de valencia y el uso de ordenadores
digitales ha hecho posible el caacutelculo de funciones orbitales
moleculares muy precisos y permitiendo abordar el estudio de
estructuras moleculares muy complicadas
Por otro lado el descubrimiento de la difraccioacuten de rayos X de los
cristales por el alemaacuten Laue en 1912 y el subsiguiente desarrollo de
la determinacioacuten de estructuras cristalinas por la familia Braag
condujo a una teoriacutea muy satisfactoria del enlace en compuestos
ioacutenicos o electrovalentes en base a interacciones electrostaacuteticas
entre iones cargados En 1918 Max Born y Alfred Landeacute dedujeron
una expresioacuten para calcular teoacutericamente las energiacuteas de red en la
formacioacuten de los compuestos ioacutenicos y al antildeo siguiente Born y Fritz
Haber propusieron el ciclo que lleva el nombre de ambos para
calcular energiacuteas de red o alternativamente electroafinidades
Los trabajos de Peter Debye (1884-1966) sobre momentos dipolares y
la teoriacutea de la resonancia de Linus Pauling han contribuido junto a
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otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
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11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
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2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
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La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
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1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
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No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
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Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
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2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 7
otras aportaciones menos relevantes de otros cientiacuteficos a establecer
la existencia de enlaces intermedios y a aclarar su naturaleza
En general los electrones se transfieren o se comparten de manera
que los aacutetomos adquieren una configuracioacuten electroacutenica especialmente
estable
La quiacutemica como ciencia de la materia estudia a los aacutetomos y a los
conglomerados atoacutemicos estables es en estos conglomerados donde
ocurren las interacciones materia ndash energiacutea una de esas interacciones
la constituyen los enlaces quiacutemicos
Las propiedades quiacutemicas de los aacutetomos dependen esencialmente del
comportamiento de los electrones del uacuteltimo nivel es decir de su
capacidad de combinacioacuten o valencia
En la naturaleza es muy raro encontrar los aacutetomos aislados
Solamente los gases nobles y metales en estado de vapor se
presentan como aacutetomos aislados el resto de las sustancias se
presentan formando agrupaciones de aacutetomos
La pregunta clave es iquestPOR QUE SE UNEN LOS AacuteTOMOS
Para entender esta cuestioacuten se debe tener presente un principio
general en el comportamiento de la materia
Todo tiende a evolucionar hasta llegar a una
forma de maacutexima estabilidad
Los aacutetomos cuando se aproximan unos a otros chocan su uacuteltima
capa entre siacute (de ahiacute la importancia de conocer cuaacutentos electrones
tiene un aacutetomo en su uacuteltima capa) En estos choques ceden atrapan o
comparten electrones (esto constituye una reaccioacuten quiacutemica) se daraacute
la opcioacuten maacutes favorable de tal forma que en su uacuteltima capa se queden
con la estructura de maacutexima estabilidad que es la que corresponde a
los gases inertes s2
p6 (8e
- excepto el He s
2) por eso estos aacutetomos no
reaccionan
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 8
11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
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Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
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Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 8
11- Electrones enlazantes y regla del octeto
Los enlaces quiacutemicos son las fuerzas de atraccioacuten entre aacutetomos que
los mantienen unidos en las moleacuteculas
Se considera que los aacutetomos se unen tratando de adquirir en su
uacuteltimo nivel de energiacutea una configuracioacuten electroacutenica estable similar a
la de los gases nobles A los electrones del uacuteltimo nivel de un aacutetomo
se les llama ldquoelectrones de enlacerdquo o ldquoelectrones de valenciardquo
La tendencia de los aacutetomos para adquirir en su uacuteltimo nivel de energiacutea
8 electrones se llama ldquoregla de octetordquo
En un enlace quiacutemico es obvio que predominan las fuerzas de
atraccioacuten sobre las de repulsioacuten esto se explica considerando que los
electrones enlazantes se acomodan de manera que puedan ser
atraiacutedos por ambos nuacutecleos haciendo que aminore la repulsioacuten entre
ellos por el efecto de pantalla (los electrones internos obstruyen o
tapan a los electrones del exterior de manera que la influencia
electrostaacutetica sea menor)
Los electrones enlazantes pueden estar en cualquiera de los
siguientes casos
Localizados maacutes cerca de un nuacutecleo que de otro
Situados a igual distancia de los dos nuacutecleos
Deslocalizados y distribuidos en un conjunto de maacutes de dos nuacutecleos
Fig 1 Localizacioacuten de los electrones respecto a los nuacutecleos de los aacutetomos en un enlace quiacutemico
De las propiedades de los aacutetomos podemos considerar dos de ellas para
explicar los tipos de enlace y son radio atoacutemico y electronegatividad
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 9
Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 10
Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 11
254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 34
64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 39
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 42
-Estructura geomeacutetrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 44
2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 45
4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 46
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 9
Pauling determinoacute las electronegatividades a partir de los calores de
formacioacuten de los elementos y los expresoacute en una escala arbitraria de 07 a
40 su unidad es el ldquoPaulingrdquo Los valores de electronegatividad aparecen
en la figura siguiente
Fig 2 Tabla de Electronegatividades de Pauling
La electronegatividad es una medida de la capacidad de los aacutetomos
para atraer electrones hacia siacute durante la formacioacuten de los enlaces
quiacutemicos
El radio atoacutemico lo podemos considerar como la distancia entre el
centro del nuacutecleo y el uacuteltimo electroacuten la figura siguiente muestra los
radios atoacutemicos de los elementos Es loacutegico pensar que entre maacutes
lejano se encuentre un electroacuten de su nuacutecleo menor es la fuerza de
atraccioacuten por lo tanto ese electroacuten puede ser atraiacutedo por un elemento
de menor tamantildeo y con elevada electronegatividad
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 10
Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
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254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
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2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
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K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
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2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
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La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
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1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
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No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
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Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
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Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
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2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
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0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
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23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
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3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 10
Radio atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo Radio
atoacutemico en Angstroms
Nombre Siacutembolo
049 Helio He 189 Rutenio Ru
051 Neoacuten Ne 192 Vanadio V
057 Fluor F 192 Osmio Os
065 Oxiacutegeno O 195 Tecnecio Tc
075 Nitroacutegeno N 197 Renio Re
079 Hidroacutegeno H 20 Titanio Ti
088 Argoacuten Ar 20 Indio In
091 Carbono C 201 Molibdeno Mo
097 Cloro Cl 202 Wolframio W
103 Kriptoacuten Kr 205 Litio Li
109 Azufre S 208 Niobio Nb
112 Bromo Br 208 Talio Tl
117 Boro B 209 Escandio Sc
122 Selenio Se 209 Tantalio Ta
123 Foacutesforo P 216 Hafnio Hf
124 Xenoacuten Xe 216 Circonio Zr
132 Iodo I 223 Calcio Ca
133 Arseacutenico As 223 Sodio Na
134 Radoacuten Rn 225 Lutecio Lu
14 Berilio Be 185 Cromo Cr
142 Teluro Te 187 Iridio Ir
143 Astato At 189 Rutenio Ru
146 Siacutelice Si 192 Vanadio V
152 Germanio Ge 192 Osmio Os
153 Zinc Zn 195 Tecnecio Tc
153 Antimonio Sb 197 Renio Re
153 Polonio Po 20 Titanio Ti
157 Cobre Cu 20 Indio In
162 Niacutequel Ni 201 Molibdeno Mo
163 Bismuto Bi 202 Wolframio W
167 Cobalto Co 205 Litio Li
171 Cadmio Cd 208 Niobio Nb
172 Hierro Fe 208 Talio Tl
172 Estantildeo Sn 209 Escandio Sc
172 Magnesio Mg 209 Tantalio Ta
175 Plata Ag 216 Hafnio Hf
176 Mercurio Hg 216 Circonio Zr
179 Oro Au 223 Calcio Ca
179 Manganeso Mn 223 Sodio Na
179 Paladio Pd 225 Lutecio Lu
181 Galio Ga 227 Itrio Y
181 Plomo Pb 24 Iterbio Yb
182 Aluminio Al 242 Tulio Tm
183 Platino Pt 245 Erbio Er
183 Rodio Rh 245 Estroncio Sr
185 Cromo Cr 247 Holmio Ho
187 Iridio Ir 249 Disprosio Dy
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 11
254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 11
254 Gadolinio Gd 298 Rubidio Rb
256 Europio Eu 334 Cesio Cs
259 Samario Sm 274 Lantano La
262 Promecio Pm 277 Potasio K
264 Neodimio Nd 278 Bario Ba
267 Praseodimio Pr 298 Rubidio Rb
27 Cerio Ce 334 Cesio Cs
274 Lantano La 278 Bario Ba
277 Potasio K
278 Bario Ba
Fig 3 Radios Atoacutemicos (La unidad de medida del radio atoacutemico es el Angstrom 1 Angstrom = 10 times 10-10 metros)
httpwwwlenntechestabla-peiodicaradio-atomicohtmixzz3DIC409KB
12- Estructuras de Lewis
Las estructuras de Lewis son representaciones de los aacutetomos con el
siacutembolo del elemento y los electrones alrededor como liacuteneas o puntos A
estas estructuras tambieacuten se les llama diagramas de puntos En la figura
siguiente se representan estas estructuras para algunos elementos
representativos
Fig 4 Estructuras de Lewis de elementos representativos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 12
2- Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
119864119899119897119886119888119890119904 119902119906iacute119898119894119888119900119904
119868119899119905119890119903119886119905oacute119898119894119888119900119904
119868oacute119899119894119888119900
119862119900119907119886119897119890119899119905119890
119875119906119903119900
119878119894119898119901119897119890119863119900119887119897119890 119879119903119894119901119897119890
119875119900119897119886119903 119862119900119900119903119889119894119899119886119889119900
119872119890119905aacute119897119894119888119900
119894119899119905119890119903119898119900119897119890119888119906119897119886119903119890119904 119875119906119890119899119905119890 119889119890 119867119894119889119903oacute119892119890119899119900 119865119906119890119903119911119886119904 119889119890 119881119886119899 119889119890119903 119882119886119897119897119904
Fig 5 Clasificacioacuten de los Enlaces Quiacutemicos
21- Enlaces Interatoacutemicos
La diferencia de electronegatividad entre los aacutetomos que integran un
enlace permite hacer una estimacioacuten del caraacutecter ioacutenico o covalente
de un enlace quiacutemico De acuerdo a estas diferencias un compuesto
es esencialmente ioacutenico o esencialmente covalente Puede
establecerse que 17 es el liacutemite o el promedio para diferenciar un
enlace de otro A continuacioacuten se muestra el caraacutecter ioacutenico o
covalente de un enlace considerando su diferencia de
electronegatividades (Δ EN)
Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un enlace
Diferencia de electronegatividades
(A-B) 0 02 06 1 12 14 17 19 22 26 33
de Caraacutecter ioacutenico del enlace
0 1 7 18 30 40 50 60 70 80 90
del caraacutecter Covalente del enlace
100 99 93 82 70 60 50 40 30 20 10
Fig 6 Caraacutecter Ioacutenico o Covalente aproximado de un Enlace Quiacutemico seguacuten su diferencia de Electronegatividad (Δ EA)
211- Enlace ioacutenico
Un enlace es ioacutenico aquel que se establece por transferencia de
electrones entre aacutetomos con diferencia de electronegatividad mayor a
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 13
K+ F-
17 el elemento maacutes electronegativo acepta los electrones del menos
electronegativo para completar su octeto
El enlace ioacutenico es comuacuten entre metales de los grupos I y IIA con los
no metales de los grupos VIA y VIIA lo podemos representar con
configuraciones electroacutenicas
modelos de Bohr o estructura de
cargas 1- Ejemplo El Fluoruro
Potaacutesico KF
El Potasio K (Z=19) tiene la
siguiente distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
1
El Fluacuteor F (Z=9)
1s2 2s
2 2p
5
Fig 7 Diagrama de Moeller
La diferencia de electronegatividad es = 40 ndash 08 = 32 gt 17 por lo
tanto habraacute enlace ioacutenico Los datos de las electronegatividades los
hemos obtenido de la ldquoTabla de Paulingrdquo (Fig2) mostrada en la
paacutegina 9
El K cede 1 electroacuten al F quedan ambos iones con 8 electrones en el
uacuteltimo nivel
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
K uarr
4s1
F uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
2s2 2px
2 2py
2 2pz
1
La representacioacuten con el Modelo de
Bohr
[119870]+ [119865]minus
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 34
64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 14
2- Ejemplo El cloruro de Bario BaCl2
El Ba (Z=56) su distribucioacuten electroacutenica
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
6 5s
2 4d
10 5p
6 6s
2
El Cl (Z=17) 1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
5
La diferencia de electronegatividad 30 ndash 09 = 21 gt 17
El enlace es ioacutenico El Bario cede sus 2 electrones del subnivel 6s y
cada aacutetomo de cloro capta 1 respectivamente con lo que cada aacutetomo
completa su uacuteltimo nivel con ocho electrones logrando su estabilidad
La representacioacuten con configuraciones electroacutenicas
Ba uarrdarr Ba2+
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarruarr (5s2 5p
6)
6s
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
Cl uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr Cl- uarruarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr (3s
2 3p
6)
3s 3p
La representacioacuten de Bohr
[Cl]minus lceilBarceil2+ lceilClrceilminus
Ba + 2 Cl =gt 119861119886Cl2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
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0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
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La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
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23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
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3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
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Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
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una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
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Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 15
La peacuterdida de electrones es maacutes faacutecil si se elimina un electroacuten
suficientemente alejado del nuacutecleo y la ganancia de electrones es
susceptible en aacutetomos pequentildeos donde la atraccioacuten nuclear es
considerable
Algunos compuestos ioacutenicos son
Metal (catioacuten)
No metal (anioacuten)
Foacutermula Nombre
K+
O-2
K2O Oacutexido de Potasio Ca
+2 Cl
- CaCl2 Cloruro Caacutelcico
Na+
N-3
Na3N Nitruro de Sodio Mg
+2 F
-1 MgF2 Fluoruro de Magnesio
212- Caracteriacutesticas de los compuestos con enlace ioacutenico
Estaacuten formados por iones (+) y (-) metales y no metales
Son soacutelidos la mayoriacutea con estructura ordenada o en forma de
cristales
Poseen elevado punto de fusioacuten y ebullicioacuten
Son duros fraacutegiles y buenos conductores de calor y electricidad
En estado de fusioacuten o disueltos en agua son buenos
conductores de la electricidad
Solubles en agua y en disolventes polares
Los metales de transicioacuten al combinarse pueden generar maacutes de un
ioacuten positivo (+) por lo tanto no se puede predecir a partir de subgrupo
en la tabla una carga ioacutenica uacutenica en muchos casos los metales se
hibridan para poder combinarse La hibridacioacuten es el reacomodo de
electrones en su mismo nivel atoacutemico lo que implica la mezcla de
orbitales puros de diferente energiacutea para dar origen a otros de la
misma energiacutea Este fenoacutemeno explica las valencias variables de
algunos aacutetomos metales y no metales
3- Ejemplo Valencia variable del Cobre Cu (Z=29)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 16
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
9 rarr 2 e
- de valencia (4s
2)
Cu uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr
4s 3d
uarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Estado Hiacutebrido
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr cede 1 electroacuten (4s) Cu+
0 uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarr cede 2 electrones Cu+2
4- Valencias variables del Foacutesforo (Z=15)
1s2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
3
P uarrdarr uarr uarr uarr Estado Basal
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 3 electrones (P-3
)
3s 3p
uarrdarr 0 0 0 Cede 3 electrones (P+3
)
3s 3p
0 0 0 0 Cede 5 electrones (P+5
)
3s 3p
uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr uarrdarr Acepta 5 electrones (Hiacutebrido sp3d)
3s 3p 3d
22- Enlaces covalentes
Son las fuerzas generadas entre aacutetomos por comparticioacuten de pares de
electrones esto se debe a una deformacioacuten de los orbitales externos
la diferencia de electronegatividades (Δ EN) entre ellos es menor o
igual a 17 son comunes entre no metales Por la forma en que puede
darse la covalencia los enlaces se clasifican en
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
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0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
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La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
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23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
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3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
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Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
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una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 17
No polares Δ EN=0
Polares 0ltΔ ENlt 17
Coordinados 0lt ENlt 17
221- Enlace covalente no
polar
Este enlace ocurre entre
aacutetomos cuya diferencia de
electronegatividad es igual a
cero en este caso la
tendencia de los aacutetomos para
atraer electrones hacia su nuacutecleo es igual por lo tanto el momento
dipolar es cero Por la cantidad de electrones de valencia de los
aacutetomos y su tendencia para completar 8 electrones estos pueden
compartir 1 2 o 3 pares de electrones generando los llamados
enlaces simples dobles y triples
2211- Enlace covalente no polar simple
Este enlace se lleva a cabo en aacutetomos que requieren de 1 e- para
completar su octeto por ejemplo hidroacutegeno (H2) fluacuteor (F2) cloro (Cl2)
yodo (I2) y bromo (Br2)
Fig 8 Enlace Covalente del Hidroacutegeno
Fig 9 Enlace Covalente No-Polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
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una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 18
Los enlaces covalentes se representan mediante configuraciones
electroacutenicas y con modelos o estructuras de Lewis Los enlaces
covalentes tambieacuten se suelen representar mediante diagramas de
orbitales moleculares eacutestos se forman por la combinacioacuten de orbitales
s p d puros o hiacutebridos los cuales se detallan maacutes adelante
Entre dos aacutetomos que presentan maacutes de un enlace covalente el
primero de ellos es un enlace frontal de mayor energiacutea y se llama
enlace sigma (120590) los demaacutes son enlaces perpendiculares o laterales
de menor energiacutea y se llaman enlaces pi (120587)
2212- Enlace covalente no polar doble
Representacioacuten del enlace covalente no polar doble en la moleacutecula de
oxiacutegeno con estructuras de Lewis y diagrama de orbitales en eacuteste
uacuteltimo se observan los enlaces sigma (120590) y pi (120587)
Fig 10 Enlace Covalente No Polar doble
Elementos que presentan Enlace Covalente No-Polar Doble
Nombre Foacutermula
Oxiacutegeno O2
Selenio Se2
Azufre S2
Teluro Te2
2213- Enlace covalente no polar triple
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
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2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 39
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 42
-Estructura geomeacutetrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 44
2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 45
4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 46
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 19
Los elementos que pueden
presentar este enlace son los
del grupo V - A los cuales
para completar su octeto
necesitan compartir tres
electrones Tambieacuten ocurre
entre aacutetomos de carbono (C)
en los compuestos llamados
alquinos El ejemplo tiacutepico es
el N para que complete ocho electrones un aacutetomo comparte con otro
3 pares de electrones formando un enlace sigma (120590) y 2 enlaces (120587)
es decir un enlace covalente triple
5- Ejemplo
N (Z=7) 1s2 2s
2 2p
3
Comparten 3 pares de electrones asiacute
N uarrdarr uarr uarr uarr
N uarrdarr uarr uarr uarr
2s 2p
Representado con diagramas de puntos o estructuras de Lewis
Fig 11 Enlace Covalente No Polar Triple
Fig 12 Enlace Covalente No Polar Triple del Nitroacutegeno
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 20
2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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2214- Enlace covalente polar
Se presenta cuando los aacutetomos tienen 0 lt Δ EN lt 17 en este caso
el momento dipolar (ldquoMomento dipolar vector que actuacutea en la direccioacuten
del enlace molecular asimeacutetrico Las moleacuteculas polares tienen momento
dipolar permanenterdquo) ya no es cero (micro ne 0) pues el aacutetomo maacutes
electronegativo atraeraacute el par de electrones enlazantes con maacutes
fuerza esto significa que ese par giraraacute durante maacutes tiempo alrededor
del nuacutecleo maacutes electronegativo polarizando parcialmente la moleacutecula
La medicioacuten de los momentos dipolares proporciona evidencia
experimental de la existencia de desplazamiento electroacutenico en los
enlaces y distribucioacuten asimeacutetrica de electrones en las moleacuteculas La
magnitud del momento dipolar depende de la electronegatividad
Algunos cientiacuteficos consideran que un enlace es covalente cuando la
Δ EN lt 19 debido al enlace entre H y F ya que estos son dos
elementos no metaacutelicos
Ejemplos de enlaces covalentes polares se presentan mediante las
moleacuteculas de la figura siguiente
Nombre Foacutermula
Amoniacuteaco NH3
Agua H2O
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Clorhiacutedrico HCl
Tricloruro de Foacutesforo PCl3
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4 Fig 13 Compuestos con enlace covalente polar
5- Ejemplo Representacioacuten del enlace covalente polar en la moleacutecula
de agua
La Electronegatividad O 35
H 21
14 le 17 (enlace covalente polar)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
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Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
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Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 21
0 lt 14 lt 17
El oxiacutegeno requiere de 2 electrones para completar su octeto por lo
que necesitaraacute de 2 aacutetomos de hidroacutegeno con los cuales compartir
sus electrones desapareados
Fig 14 Enlace Covalente Polar de la Moleacutecula de Agua
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 22
La comparticioacuten de la carga no es simeacutetrica se distribuye de manera
que las moleacuteculas se polarizan como se indica en el diagrama Otros
ejemplos de moleacuteculas polares son CH3Cl HCN CH2F2
La polaridad de las moleacuteculas le confiere importantes cambios en sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas sus puntos de fusioacuten y ebullicioacuten son
anormalmente elevados su reactividad quiacutemica tambieacuten se ve
alterada
2215- Enlace covalente coordinado
Este enlace se presenta cuando solo uno de los aacutetomos cede el par
de electrones que comparten entre dos el otro aacutetomo soacutelo aporta su
orbital vaciacuteo para acomodarlos Ejemplos de sustancias con este tipo
de enlace se muestran en el cuadro siguiente
Nombre Foacutermula
Ioacuten hidronio H3O+
Ioacuten Amonio NH4+
Aacutecido Sulfuacuterico H2SO4
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Aacutecido Niacutetrico HNO3
En el caso del aacutecido sulfuacuterico se supone que 2 aacutetomos de oxiacutegeno
sufren una redistribucioacuten de electrones de valencia de manera que
queden con un orbital vaciacuteo en el cual acomodar 2 electrones
procedentes del azufre La imagen siguiente muestra este tipo de
enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 23
23- Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Tienen gran variedad de puntos de fusioacuten y ebullicioacuten
Son aislantes teacutermicos y eleacutectricos
Algunos son antiadherentes
Sus moleacuteculas tienen forma geomeacutetrica definida
Existen en los tres estados de agregacioacuten soacutelidos liacutequidos y
gaseosos
Algunos tienen actividad quiacutemica media y otros elevada
Los polares son solubles en disolventes polares los no polares
son solubles en compuestos no polares
Las sustancias polares se disuelven mutuamente porque sus
moleacuteculas se atraen y son relativamente poco volaacutetiles Se requiere
de mayor energiacutea para vencer las atracciones intermoleculares El
valor del momento dipolar asiacute como los pares de electrones
enlazantes y solitarios ayudan a estimar la forma geomeacutetrica de las
moleacuteculas
Los iones de una sal se atraen entre siacute con una fuerza 80 veces mayor
en el aire que en el agua por lo que ceden a la atraccioacuten del dipolo del
agua y entonces se dice que estaacuten ldquosolvatadasrdquo como se muestra en
la figura siguiente
Si las fuerzas que unen al cristal son menores que las de atraccioacuten
entre los iones y las moleacuteculas del disolvente la sal se disolveraacute
Fig 15 Solvatacioacuten de iones por moleacuteculas de agua orientadas
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3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
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Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 24
3- Hibridacioacuten
La explicacioacuten de la variacioacuten en la valencia de algunos elementos la
energiacutea de los enlaces la geometriacutea molecular y el hecho de que no
se cumpla en muchas moleacuteculas con la regla del octeto se explica en
parte mediante el concepto de hibridacioacuten Pauling Slater Mulliken y
otros cientiacuteficos han demostrado basados en la mecaacutenica cuaacutentica
que en algunos aacutetomos sus orbitales se hibridan o hibridizan Los
electrones de un orbital comparten su energiacutea con los de otro orbital
del mismo nivel atoacutemico originando orbitales combinados u orbitales
deformados
La hibridacioacuten es la combinacioacuten de orbitales puros de diferente
energiacutea en un mismo nivel atoacutemico para generar orbitales hiacutebridos de
la misma energiacutea
Existen distintos tipos de hibridacioacuten los tipos y caracteriacutesticas de
cada uno se muestran a continuacioacuten y explica coacutemo se forman
algunos orbitales hiacutebridos
Hibridacioacuten sp ocurre cuando se combina un orbital s con un orbital
p generando 2 orbitales hiacutebridos sp que se orientan a lo largo de una
liacutenea formando entre si aacutengulos de 180ordm
Fig 16 Solvatacioacuten de una solucioacuten de cloruro de sodio
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 25
Fig 17 Orbitales Hiacutebridos sp
Hibridacioacuten sp2 se presenta al combinarse la energiacutea de un orbital s
con dos orbitales p originando 3
orbitales hiacutebridos sp2 eacutestos se dirigen
hacia los veacutertices de un triaacutengulo
formando entre siacute aacutengulos de 120ordm
Hibridacioacuten sp3 consiste en la combinacioacuten de un orbital s con tres
orbitales p dando origen a 4
orbitales hiacutebridos sp3 eacutestos se
orientan hacia los veacutertices de un
tetraedro y forman entre siacute aacutengulos
de 1095 ordm
Fig 18 Orbitales hiacutebridos sp2
Fig 19 Orbitales hiacutebridos sp3
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Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
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una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 26
Hibridacioacuten y sus caracteriacutesticas
Fig 20 Caracteriacutesticas de los orbitales hiacutebridos sp sp2 y sp3
Fig 21 Geometriacutea de orbitales hiacutebridos
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Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
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una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
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Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
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Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
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los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
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dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 27
Un elemento particularmente importante que presenta tres tipos de
hibridacioacuten es el carbono En compuestos con enlaces covalentes
simples o alcanos la hibridacioacuten del carbono es sp3 en alquenos con
carbonos que tienen enlace covalente doble su tipo de hibridacioacuten es
sp2 y en alquinos donde el carbono tiene enlace covalente triple la
hibridacioacuten es sp
Fig 22 Hibridaciones del aacutetomo de carbono
4- Enlace metaacutelico
Los metales soacutelidos poseen estructuras atoacutemicas cristalinas bien
definidas Estos conglomerados atoacutemicos estaacuten unidos quiacutemicamente
por un tipo de unioacuten llamado enlace metaacutelico
Las caracteriacutesticas fiacutesicas de los metales como su elevada
conductividad teacutermica y eleacutectrica maleabilidad ductilidad brillo y
tenacidad los diferencian del resto de los elementos y compuestos
En una estructura metaacutelica soacutelo pueden existir iones positivos (+) y
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 39
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 28
una nube de electrones de valencia sin posicioacuten definida que viajan
por todo el conglomerado
atoacutemico
Los electrones se hallan
deslocalizados formando
una ldquoredrdquo uacutenica que
pertenece a todos los
cationes del cristal
metaacutelico La movilidad
extrema de los electrones
(e-) confiere al metal sus
propiedades El enlace entre metales se considera una interaccioacuten de
gran nuacutemero de nuacutecleos atoacutemicos incluidos sus electrones internos
con los electrones de valencia en constante migracioacuten Los electrones
de valencia se encuentran deslocalizados como se muestra en la
figura
Los electrones deslocalizados y en
constante movilidad hacen que los
metales conduzcan con facilidad el
calor y la electricidad ya que ambos
son fenoacutemenos asociados al
movimiento de los electrones
Si un metal es sometido a un
golpeteo o presioacuten externa la capa de
electrones (e-) libres actuacutea como un
lubricante haciendo que los cationes
resbalen o se deslicen unos sobre
otros modificando la forma de la pieza sin romperla esto explica su
maleabilidad y ductilidad como se muestra en la figura
Los metales suelen tener un arreglo ordenado de sus aacutetomos su
empaquetamiento atoacutemico estaacute perfectamente definido seguacuten los
diferentes sistemas cristalinos
Fig 23 Enlace Metaacutelico
Fig 24 Migracioacuten de electrones
de la red del enlace metaacutelico
frente a impactos externos
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 29
Los metales en forma
pura se obtienen
mediante procedimientos
fisicoquiacutemicos bastante
refinados la mayoriacutea de
metales utilizados por el
hombre son mezclas
homogeacuteneas de dos o
maacutes a estas mezclas
tambieacuten se les llama
disoluciones soacutelidas o
aleaciones
Si los aacutetomos de una
aleacioacuten tienen diaacutemetros similares se forman aleaciones por
sustitucioacuten si son de diaacutemetro diferente se conocen como aleaciones
intersticiales debido a que los aacutetomos pequentildeos llenan los intersticios
entre los aacutetomos de mayor tamantildeo
5- Enlaces Intermoleculares
Las atracciones electrostaacuteticas generadas entre los aacutetomos de una
moleacutecula con los aacutetomos de otra se llaman enlaces intermoleculares
Las fuerzas de atraccioacuten pueden recibir distintos nombres dos de los
enlaces entre moleacuteculas maacutes frecuentes son enlaces por puente de
hidroacutegeno y enlaces por fuerzas de Van der Waals
51- Enlaces por puente de hidroacutegeno
Estas fuerzas de atraccioacuten se generan entre el hidroacutegeno de una
moleacutecula y un elemento muy electronegativo de otra
En estas moleacuteculas las cargas eleacutectricas se distribuyen de manera
asimeacutetrica generando dipolos moleculares por lo tanto el extremo
parcialmente positivo (δ+) hidroacutegeno se atraeraacute con el extremo
parcialmente negativo (δ-) esas fuerzas de atraccioacuten se llaman
enlaces por puente de hidroacutegeno Algunos compuestos se representan
en la tabla siguiente
Fig 25 Tipos de aleaciones
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 30
Agua H2O
Amoniacuteaco NH3
Aacutecido Fluorhiacutedrico HF
Aacutecido Cloacuterico HClO3
Proteiacutenas -NH2-COOH
Aacutecidos Nucleicos -NH-
El enlace por puente de hidroacutegeno es importante en los componentes
de los seres vivos carbohidratos liacutepidos proteiacutenas y aacutecidos
nucleicos Observar la figura siguiente
Los compuestos con este enlace
difieren en muchas propiedades
comparados con compuestos de
estructura similar que no presentan
dicho enlace por ejemplo requieren
de mayor cantidad de energiacutea para
que sus moleacuteculas se separen en los
procesos de evaporacioacuten es decir
su punto de ebullicioacuten es maacutes elevado
debido a que la cantidad de fuerzas
de atraccioacuten a vencer es mayor En la
figura se puede apreciar la variacioacuten
52- Enlaces por fuerzas de van der
Waals
Este tipo de interaccioacuten molecular
ocurre en moleacuteculas simeacutetricas en
eacutestas la distribucioacuten de
electrones es homogeacutenea
sin embargo debido a que
Fig 26 Enlaces por puentes de
hidroacutegeno
Fig 27 Enlaces por Fuerzas de Van der Waals
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 31
los electrones estaacuten en constante movimiento y los nuacutecleos en
permanente vibracioacuten la simetriacutea es temporal los movimientos
desbalancean las cargas generando dipolos instantaacuteneos que
distorsionan la simetriacutea de las moleacuteculas eacutestas inducen a otras
moleacuteculas cercanas a la formacioacuten de nuevos dipolos de tal manera
que entre ellas se originan deacutebiles fuerzas de atraccioacuten entre los polos
opuestos
Las fuerzas de Van der Waals explican por queacute gases como el
aire oxiacutegeno (O2) nitroacutegeno (N2) cloro (Cl2) y otros pueden licuarse
por disminucioacuten de la temperatura y aumento en la presioacuten Este tipo
de fuerzas es mayor a medida que aumenta el nuacutemero de electrones
externos y su movilidad
La teoriacutea de los enlaces quiacutemicos basada en la mecaacutenica cuaacutentica
intenta explicar fenoacutemenos relacionados con las interacciones
atoacutemicas difiacuteciles de entender por ejemplo la superconduccioacuten y la
semi-conduccioacuten de electricidad ademaacutes permite considerar a los
enlaces como atracciones entre cargas positivas (+) o nuacutecleos y
cargas negativas (-) o electrones borrando la diferenciacioacuten que entre
ellos se hace de ioacutenico covalente metaacutelico puente de hidroacutegeno y
fuerzas de Van der Waals
Podemos mencionar que las diversas manifestaciones de la materia
son el resultado de las interacciones atoacutemicas y moleculares entre
cargas positivas (+) y negativas (- ) esto es son una consecuencia
de las fuerzas de atraccioacuten o enlaces quiacutemicos
6- Anaacutelisis estructural en moleacuteculas orgaacutenicas
La compleja estructura de los compuestos orgaacutenicos implica conocer
su geometriacutea molecular y sus diferentes tipos de enlaces covalentes
Estos dos aspectos se conocen a su vez por medio de los conceptos
de orbitales atoacutemicos hiacutebridos y moleculares Esta informacioacuten
permite explicar tanto la forma de las moleacuteculas como sus
propiedades
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61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 32
61- Enlace Covalente
El enlace tiacutepico de los compuestos orgaacutenicos es el enlace covalente
Como ya hemos visto el enlace covalente es el resultado del
compartimiento de uno o maacutes pares electroacutenicos por parte de los
aacutetomos involucrados en la formacioacuten del enlace
Hay tres tipos de enlaces covalentes
-enlace sencillo se comparte soacutelo un par electroacutenico
-enlace doble se comparten dos pares electroacutenicos
-enlace triple se comparten tres pares electroacutenicos
En la formacioacuten de estos enlaces los aacutetomos tienden cumplir la ley del
octeto
La explicacioacuten teoacuterica de la formacioacuten de un enlace covalente puede
hacerse tanto desde el punto de vista de la teoriacutea de enlace-valencia
como por la de los orbitales moleculares
62- Teoriacutea de Enlace ndash Valencia
Esta teoriacutea considera el enlace entre aacutetomos adyacentes como aqueacutel
formado por el solapamiento (sobre posicioacuten) de los distintos orbitales
atoacutemicos de valencia uno en cada aacutetomo y ambos conteniendo un
electroacuten con giros opuestos Cada aacutetomo enlazado mantiene sus
propios orbitales atoacutemicos pero el par electroacutenico en los orbitales
solapados son compartidos por ambos aacutetomos A mayor solapamiento
mayor la fortaleza del enlace
A la luz de esta teoriacutea un enlace sencillo es el resultado del
solapamiento de orbitales a lo largo del eje inter-nuclear (liacutenea
imaginaria que une los dos nuacutecleos) Este enlace se conoce como
enlace sigma y se obtiene del
apareamiento de electrones
debido al solapamiento de dos
orbitales s o de un orbital s
con un orbital Px o de dos
orbitales Px o de cualesquiera
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
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64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 53
Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 33
dos orbitales atoacutemicos que se solapen a lo largo del eje inter nuclear
(eje de X) El enlace sigma es ciliacutendricamente simeacutetrico
En un enlace pi (120587) se requiere del solapamiento de orbitales que
interaccionen fuera del eje inter nuclear especiacuteficamente orbitales ldquoPyrdquo
yo ldquoPzrdquo que quedan perpendiculares al eje inter nuclear (eje de X)
En un doble y triple enlace ademaacutes del enlace sigma se requiere de
uno o dos enlaces pi (120587) respectivamente
63- El enlace covalente seguacuten la Teoriacutea de Orbitales Moleculares
En el caso de los orbitales moleculares el enlace covalente se
visualiza como uno entre aacutetomos enlazados a una distancia de
equilibrio con los electrones colocados uno a uno en orbitales que
abarcan toda la moleacutecula Se producen tantos orbitales moleculares
como el nuacutemero de orbitales atoacutemicos combinados La combinacioacuten de
cualesquiera dos orbitales atoacutemicos genera siempre dos orbitales
moleculares uno de enlace y otro de anti-enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 34
64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
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eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
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explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 34
64- Los enlaces sencillos dobles y triples seguacuten la Teoriacutea de los
Orbitales Moleculares
Seguacuten la teoriacutea de orbitales moleculares se entiende que el
solapamiento de los orbitales a lo largo del eje inter nuclear genera un
orbital de enlace llamado sigma (120590) Por lo tanto todo enlace sigma
implica un enlace sencillo y viceversa En cada enlace sigma hay dos
electrones pareados Su densidad electroacutenica es ciliacutendricamente
simeacutetrica alrededor del eje inter nuclear
Para el caso de enlaces dobles o triples la teoriacutea de orbitales
moleculares especifica la formacioacuten de un orbital sigma y un orbital pi
para un doble enlace y de un orbital sigma y dos orbitales pi para el
triple enlace
Un orbital pi se genera por el solapamiento de los orbitales que
interaccionan fuera del eje inter nuclear por lo general orbitales
atoacutemicos p Su densidad electroacutenica se ubica sobre y debajo de este
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
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El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 35
eje Cada orbital posee un par de electrones pareados en este caso
se produce un enlace pi
(Soacutelo se indican los orbitales de enlace por conveniencia los orbitales
de anti enlace no se ilustran Los dos loacutebulos que constituyen el orbital
molecular pi de enlace forman un soacutelo enlace)
La teoriacutea de orbitales moleculares es muy conveniente para explicar el
fenoacutemeno de la deslocalizacioacuten de electrones electrones que pueden
enlazar maacutes de dos aacutetomos a la vez debido a que se encuentran en
orbitales moleculares deslocalizados es decir solapados y abarcando
varios aacutetomos
65- Orbitales hiacutebridos y el enlace covalente
El concepto de orbital hiacutebrido sirve para explicar la estructura
geomeacutetrica de una moleacutecula El acercamiento de dos orbitales hiacutebridos
de diferentes aacutetomos para producir un enlace covalente localizado
puede describirse tambieacuten con la teoriacutea de enlace-valencia o de los
orbitales moleculares
66- Orbitales hiacutebridos
Cuando los orbitales de un mismo aacutetomo interaccionan entre siacute
producen lo que se conoce como Orbitales Atoacutemicos Hiacutebridos que
definen la estructura geomeacutetrica de un compuesto Los orbitales
hiacutebridos son combinaciones matemaacuteticas de orbitales atoacutemicos que
por poseer las propiedades direccionales necesarias sirven para
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
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69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 45
4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 36
explicar la estructura geomeacutetrica de una moleacutecula poliatoacutemica La
hibridacioacuten de orbitales atoacutemicos es la mezcla teoacuterica en un mismo
aacutetomo de dos o maacutes orbitales atoacutemicos de energiacutea similar para
producir un mismo nuacutemero de nuevos orbitales
Cada orbital hiacutebrido posee algo de las caracteriacutesticas de los orbitales
de los cuales se originan Los orbitales hiacutebridos resultantes tienen
caraacutecter direccional por lo que se espera un enlace maacutes favorable con
otros aacutetomos
67- Orbitales hiacutebridos maacutes comunes en los compuestos
orgaacutenicos
Los orbitales maacutes comunes en los compuestos orgaacutenicos son sp sp2 y
sp3 Su origen y el total de orbitales que se generan por la
combinacioacuten de los diferentes orbitales atoacutemicos se resentildean a
continuacioacuten
Orbitales Atoacutemicos Orbitales Hiacutebridos
1 orbital s + 1 orbital p 2 orbitales hiacutebridos sp 1 orbital s + 2 orbitales p 3 orbitales hiacutebridos sp
2
1 orbital s + 3 orbitales p 4 orbitales hiacutebridos sp3
68- Geometriacutea de Orbitales Moleculares
Los orbitales hiacutebridos tienen caraacutecter direccional por lo que cada uno
describe una estructura geomeacutetrica definida una vez ocupados por
electrones Esta geometriacutea es la siguiente
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
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Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 39
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 44
2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 37
69- Generacioacuten de orbitales hiacutebridos
El nuacutemero atoacutemico de Carbono es 6 Por lo tanto contiene un total de
6 electrones cuya configuracioacuten es la siguiente 1s2 2s
2 2p
2
Aplicando la regla de Hund la distribucioacuten seraacute
Para el proceso de hibridacioacuten se requiere que el electroacuten del orbital
2s se desplace hacia al orbital vacante p de ese mismo nivel
energeacutetico Al culminar la excitacioacuten electroacutenica todos los orbitales del
nivel 2 poseen un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 42
-Estructura geomeacutetrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 51
38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 53
Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 38
Esto permite la combinacioacuten lineal de los orbitales atoacutemicos s y p del
nivel 2 o sea su hibridacioacuten
Para predecir la hibridacioacuten de orbitales y los aacutengulos de enlace se
utilize el siguiente meacutetodo
1- Dibuje la estructura de Lewis
2- Cuente los enlaces sigma alrededor de cada aacutetomo central El total
de enlaces sigma seraacute igual al nuacutemero de orbitales hiacutebridos en ese
aacutetomo (Enlaces muacuteltiples -dobles triples- se consideran como
sencillos)
3- Determine la geometriacutea hibridacioacuten aacutengulo de enlace usando la
siguiente tabla
Enlaces Sigma Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Aacutengulo
2 2 sp 180 deg
3 3 sp2
120 deg
4 4 Sp3 1095 deg
4- Si el aacutetomo central tiene pares solitarios el total de orbitales hiacutebridos
seraacute la suma de enlaces sigma + total de pares solitarios La presencia
de pares solitarios afecta la geometriacutea y el aacutengulo de enlace
Enlaces Sigma
Pares solitarios
Orbitales Hiacutebridos
Hibridacioacuten Geometriacutea Aacutengulo
3 1 4 sp3 Trigonal piramidal
lt 1095 deg
2 2 4 sp3 Angular lt 1095 deg
2 1 3 sp2 Angular 120 deg
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610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 53
Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 39
610- Formacioacuten de enlaces covalentes en los compuestos
orgaacutenicos
El aacutetomo principal en los compuestos orgaacutenicos es el Carbono Los
aacutengulos de enlace en estos compuestos estaacuten generalmente cercanos
a 1095deg 120deg o 180deg que corresponden al aacutengulo formado por los
orbitales hiacutebridos sp3 sp
2 y sp respectivamente
Cuando un aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes
sencillos es que hibridiza produciendo cuatro orbitales hiacutebridos sp3
orientados hacia los aacutepices (puntas) de un tetraedro regular con
aacutengulos cercanos a 1095deg
Los enlaces sencillos se producen por el solapamiento de cada orbital
sp3 con el orbital correspondiente del otro aacutetomo Por ejemplo Metano
CH4
Si se produce un doble enlace entonces el carbono hibridiza
produciendo tres orbitales hiacutebridos sp2
(aacutengulos cercanos a los 120deg
geometriacutea trigonal plana) manteniendo sin hibridizar un orbital atoacutemico
p con un electroacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 40
El solapamiento de los orbitales sp y los orbitales p puros de los dos
aacutetomos a enlazarse produce el doble enlace
Para el compuesto Eteno C2H4 la estructura geomeacutetrica seriacutea la
siguiente
El enlace H-C-H es de aproximadamente 120deg y describe un triaacutengulo
plano El solapamiento de los orbitales sp2 a lo largo del eje que une
los dos carbonos genera un enlace sigma el solapamiento de los
orbitales p puros genera a su vez un enlace pi Entre los dos se
obtiene el doble enlace carbono-carbono Tambieacuten se generan
enlaces sigma entre los hidroacutegenos y el carbono
En el caso de un triple enlace el carbono hibridiza generando dos
orbitales sp separados a 180deg uno del otro dejando en estado puro
dos orbitales atoacutemicos p
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El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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valencia-6-hibridacio
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 41
El solapamiento de los orbitales sp y los dos orbitales p puros de los
dos aacutetomos a enlazarse son los que producen el triple enlace
Este es el caso por ejemplo de Acetileno C2H2 que se ilustra en la
siguiente figura
El triple enlace consta pues de un enlace sigma y dos enlaces pi
entre los carbonos El aacutengulo de enlace H-C-H es de 180degy la
moleacutecula posee una geometriacutea lineal El enlace C-H es sigma
Ejemplo
Agua - H2O - Estructura de Lewis
Dos enlaces Sigma y dos pares solitarios = 4 orbitales hiacutebridos sp3 en
el oxiacutegeno La geometriacutea es angular cada enlace OH es un enlace
sigma y los dos pares solitarios estaacuten cada uno en orbitales sp3 No
hay enlaces pi El aacutengulo de enlace es menor a 1095deg
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-Estructura geomeacutetrica
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Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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valencia-6-hibridacio
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httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 42
-Estructura geomeacutetrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 43
Ejercicios
1- Dado los siguientes compuestos agrupar de acuerdo a si tienen
enlace covalentes simples dobles o triples
1 H2 2 Cl2 3 O2 4 N2 5 F2
6 CO2 7 H2O 8 HNO2 9 HCl 10 CO
Solucioacuten
Vamos a ayudarnos haciendo la estructura de Lewis
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2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
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4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
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Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 44
2 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del bromo
Solucioacuten
El bromo pertenece al grupo A (VIIA) para el grupo A hay una
regla praacutectica
Entonces la estructura de Lewis del bromo es
3 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Mg
El magnesio pertenece al grupo IIA entonces
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 45
4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 46
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
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10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 45
4 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del P
Solucioacuten
El foacutesforo pertenece al grupo VA entonces
5 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del S
Solucioacuten
El azufre pertenece al grupo ______ entonces
6 iquestCuaacutel es la estructura de Lewis del Si
Solucioacuten
El silicio pertenece al grupo ______ entonces
7 iquestCoacutemo se forma el SiH4 a partir de sus aacutetomos utilizando las
estructuras de Lewis Elija la alternativa correcta
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 46
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 53
Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 46
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
Ademaacutes la diferencia de electronegatividades Δ EN = 21 ndash 18 =
13 lt 17 confirma que el enlace es covalente
8 iquestCoacutemo se representa el NaCl utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un metal y un no metal es un enlace ioacutenico
es decir que existe la transferencia de electrones (Δ EN =3 ndash 09 =
21 gt 17 por tanto el enlace es ioacutenico)
9 iquestCoacutemo se representa el SCl2 utilizando la estructura de Lewis
Solucioacuten
Ya que es la unioacuten de un no metal y un no metal es un enlace
covalente es decir que existe la comparticioacuten de electrones
(Δ EN= 30 ndash 25 = 05 lt 17 E Covalente)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 48
Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 47
10 iquestCoacutemo se representa el Na2S utilizando la estructura de Lewis
Caacutelculo de enlaces sigma (σ) y pi (π)
Del ejercicio anterior calcular el nuacutemero de enlaces sigma (120590) y
enlaces pi (120587)
Solucioacuten
Para calcular los enlaces sigma y pi usamos esta regla praacutectica
11 H2 rarr 1 enlace sigma
12 Cl2 rarr 1 enlace sigma
13 O2 rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
14 N2 rarr 1 enlace sigma y 2 enlace pi
15 F2 rarr 1 enlace sigma
16 CO2 rarr 2 enlace sigma y 2 enlace pi
17 H2O rarr 2 enlace sigma
18 HNO2 rarr 3 enlace sigma y 2 enlace pi
19 HCl rarr 1 enlace sigma
20 CO rarr 1 enlace sigma y 1 enlace pi
Ejercicios sobre enlaces dativos
En lugar de aportar un electroacuten cada aacutetomo del enlace los dos
electrones son aportados por el mismo aacutetomo Este tipo de enlace
recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente
dativo
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Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
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32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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valencia-6-hibridacio
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 48
Realizar el esquema para los siguientes compuestos e indicar el
nuacutemero de enlaces simples dobles dativos
21 SO2 22 NH3
Solucioacuten
Enlace covalente Polar y Apolar
Regla practica
Apolar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es cero ∆EN = 0 se da entre elementos iguales o aquellos que
presenten geometriacutea lineal y simeacutetrica Ejemplo F2 Cl2 Br2
Polar Se cumple que la diferencia de electronegatividades
es diferente de cero ∆EN ne 0 se da entre elementos
diferentes Ejemplo CO SO2
Indicar si los siguientes enlaces son molecular polar o apolar
23 H2 rarr moleacutecula apolar
24 Cl2 rarr moleacutecula apolar
25 O2 rarr moleacutecula apolar
26 N2 rarr moleacutecula apolar
27 F2 rarr moleacutecula apolar
28 CO2 rarr moleacutecula apolar (geometriacutea lineal y simeacutetrica)
29 H2O rarr moleacutecula polar (presenta aacutengulo de enlace)
30 HNO2 rarr moleacutecula polar
31 HCl rarr moleacutecula polar
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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valencia-6-hibridacio
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 49
32 CO rarr moleacutecula polar
33 Lea el siguiente enunciado e indique el tipo de enlace que se
forma (justifique su respuesta)
Un compuesto R se formoacute cuando un elemento con gran radio se
unioacute con un elemento poco denso pero muy electro-afino
R Se produce un Enlace Ioacutenico debido a que un elemento con
gran radio (ya sea ioacutenico o atoacutemico) debiese ubicarse al costado
izquierdo de la tabla perioacutedica (por eso mismo posee una baja
electronegatividad) mientras que si un elemento es electro afino
tambieacuten es electronegativo (ambas propiedades crecen hacia el
mismo sentido) La unioacuten de un elemento electronegativo con
uno con baja electronegatividad generaraacute muy posiblemente un
enlace ioacutenico
34 Indique cuaacutel de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa
Justifique todas sus respuestas
a) Un enlace Covalente Polar se da entre elementos con una gran
diferencia de electronegatividad
b) En un enlace Ioacutenico ocurre una transferencia de electrones de un
elemento a otro
c) Para que un enlace Covalente Dativo se produzca es necesario
la presencia de dos iones de distinto signo
R a) Falso Porque un enlace covalente polar se da cuando dos
elementos con electronegatividades similares se unen entre siacute
b) Verdadero Un enlace Ioacutenico se da cuando un elemento poco
electronegativo cede uno o maacutes electrones a un elemento que lo
es maacutes
c) Falso Para que se produzca un enlace Dativo es necesario un
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 50
elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
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elemento con un par electroacutenico libre y otro que sea deficiente en
electrones tambieacuten es necesario que el que tiene el par
electroacutenico sea lo suficientemente electronegativo como para no
perder los electrones a compartir
35 Si un elemento del grupo I-A se une con un elemento del grupo VI-
A iquestqueacute tipo de enlace se forma iquestPor queacute
R Un enlace Ioacutenico mayormente porque las diferencias de
electronegatividad entre ambos grupos es lo suficientemente alta
como para que se produzca este tipo de enlace
________________________________________________________
36 Indique las caracteriacutesticas que deben poseer dos aacutetomos para
formar un enlace Covalente Apolar
R Para que se produzca un enlace Covalente Apolar es
necesario que los elementos que se enlazan tengan la misma
electronegatividad (por ende deben ser iguales)
________________________________________________________
37 Indique el tipo de enlace formado en las siguientes moleacuteculas
a) KBr
b) CO
c) Ioacuten Amonio
d) O2
R a) Ioacutenico
b) Covalente Polar
c) Covalente Polar y Covalente Coordinado (o Dativo)
d) Covalente Apolar
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38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 51
38 Indique dos caracteriacutesticas de las moleacuteculas que presenten
enlaces Covalente Polares
R Las moleacuteculas con enlaces Covalentes Polares por lo general
son asimeacutetricas tienen momento dipolar distinto de 0 son
solubles en solventes polares (como agua o alcohol) entre otras
caracteriacutesticas
________________________________________________________
39 Dibuje la Estructura de Lewis del oacutexido de di-cloro (Cl2O)
R
40 Dibuje la Estructura de Lewis del n-Propanol (CH3CH2CH2OH)
41 Dibuje la Estructura de Lewis del Di-nitroacutegeno (N2)
R
42 Dibuje la estructura de Lewis del Aacutecido percloacuterico (HClO4)
R
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43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 52
43 Dibuje la Estructura de Lewis del Aacutecido Cianhiacutedrico (HCN)
R
44 Dibuje la Estructura de Lewis del Ioacuten Amonio
R
Excepciones a la regla del octeto
Algunos de los compuestos que no cumplen la regla del octeto son los
siguientes
H2
BeH2
BH3
BF3
PCl5
SF6
AlCl3
45- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 La regla del octeto se cumple en los tres tipos de enlace (ioacutenico
covalente metaacutelico) indefectiblemente
2 Todos los elementos quiacutemicos cumplen la regla del octeto
3 Un buen nuacutemero de compuestos no cumplen la regla del octeto
4 Los elementos que cumplen la regla del octeto adoptan una
configuracioacuten electroacutenica tipo ldquogas noblerdquo
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Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 53
Solucioacuten
1 (F) La regla del octeto solo se puede aplicar a los elementos
representativos (grupo A) pero auacuten en ellos hay excepciones
2 (F) Existen elementos que en sus compuestos no cumplen la
regla del octeto
Ejemplo BeH2 BH3
3 (F) Solo algunos compuestos no cumplen la regla del octeto
4 (V) Cuando un elemento al enlazarse adquiere su octeto
electroacutenico entonces ha adoptado la configuracioacuten electroacutenica de
un gas noble (grupo 8A 8 electrones de valencia en su uacuteltima
capa)
46 Dado los siguientes elementos
a) AlCl3 b) BF3 c) N2O4
iquestCuaacuteles cumplen la regla del octeto como elemento representativo y
elemento central
Solucioacuten
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47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 54
47- Indicar Verdadero (V) o Falso (F)
1 Cuando 2 aacutetomos de elementos representativos se enlazan
generalmente completa 8 electrones en su nivel de valencia
2 Todos los elementos representativos al formar compuestos
cumplen con la regla del octeto
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3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
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Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 55
3 Los elementos representativos que cumple la regla del octeto
adquieren una distribucioacuten electroacutenica de gas noble con excepcioacuten del
helio
Solucioacuten
1 (V) Generalmente un enlace entre dos elementos
representativos (grupo A) completa sus 8 e- en su capa de
valencia (regla del octeto)
2 (F) No todos los elementos representativos al enlazarse
cumplen la regla del octeto
3 (V) El octeto se verifica al adquirir la configuracioacuten electroacutenica
de un gas noble (excepto el helio que solo tiene dos electrones en
su uacuteltima capa)
7- Geometriacutea molecular hibridacioacuten TEV TRPEV
71- Teoriacutea del enlace de valencia Orbitales hiacutebridos sp sp2 y
sp3
Entre los antildeos 1927 a 1931 los cientiacuteficos Heitler London Pauling y
Slater sentildealaron que ldquocuando dos aacutetomos se aproximan sus orbitales
atoacutemicos se solapan (ldquosuperponenrdquo) entre siacute producieacutendose un
enlace siempre que los electrones de cada orbital tengan espines
opuestos
Esta teoriacutea permite comprender y explicar la existencia del enlace
covalente que significa ldquoapareamiento de electrones de espines
opuestosrdquo a partir de los orbitales hiacutebridos que son una mezcla de
orbitales atoacutemicos producida por el acercamiento de aacutetomos para
formar enlaces cuando la diferencia de electronegatividad es
insuficiente para producir intercambio de electrones Luego mientras
mayor sea el grado de solapamiento que exista mayor fuerza tendraacute
el enlace
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La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 56
La aplicacioacuten de esta teoriacutea de enlace a moleacuteculas poli-atoacutemicas
permite explicar la formacioacuten de enlaces de pares de valencia asiacute
como tambieacuten las geometriacuteas moleculares
711- Orbitales hiacutebridos sp
Figura Orbital s y orbital p hibridan formando 2 orbitales hiacutebridos sp
equivalentes
Observe que los loacutebulos grandes apuntan en direcciones opuestas
obtenieacutendose una separacioacuten de 180deg Ejemplo BeF2
712- Orbitales hiacutebridos sp2 y sp
3
La combinacioacuten de un nuacutemero dado de orbitales atoacutemicos generaraacute el
mismo nuacutemero de orbitales hiacutebridos Asiacute la combinacioacuten de un orbital
ldquosrdquo con dos orbitales ldquoprdquo generaraacute 3 orbitales hiacutebridos sp2
Se ve que se generan tres orbitales hiacutebridos en el plano xy dirigidos a
120deg entre siacute como se muestra a continuacioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 57
Figura 1 orbital s y 2 orbitales p hibridan para formar 3 orbitales sp
equivalentes
En este caso los 3 orbitales estaacuten en el mismo plano generando un
triaacutengulo equilaacutetero con aacutengulos de separacioacuten de 120deg Ejemplo BF3
Otra forma de comprender los orbitales moleculares puede ser a
traveacutes de la ldquopromocioacuten de electronesrdquo Por ejemplo en el caso de
BF3 hibridan los orbitales de B (Z= 5) de la forma que se representa
en la figura
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La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 58
La formacioacuten de orbitales hiacutebridos del tipo sp3 se explica mediante el
esquema de la figura
Los orbitales hiacutebridos ademaacutes de permitir la formacioacuten de enlaces
covalentes pueden alojar pares electroacutenicos no compartidos (pares de
electrones solitarios) que no forman enlaces Estos uacuteltimos tambieacuten
son conocidos como ldquoelectrones no apareadosrdquo
En este caso como un ejemplo para comprender los orbitales hiacutebridos
a traveacutes de la promocioacuten de sus electrones se tiene el caso de CCl4
donde hibridan los orbitales de C (Z=6) de la forma que se representa
en la figura
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713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
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La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
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ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
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Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 59
713- Orbitales hiacutebridos sp3d y sp
3d
2
A partir del tercer Periacuteodo de la Tabla Perioacutedica los aacutetomos presentan
orbitales ldquodrdquo lo que permite su hibridacioacuten con orbitales s y p para
producir orbitales ldquosp3drdquo y ldquosp
3d
2rdquo
Algunos ejemplos claacutesicos de moleacuteculas que presentan estos tipos de
hibridacioacuten son PF5 y SF6 como se muestra en las figuras siguientes
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 60
La moleacutecula del hexa-fluoruro de azufre SF6 cuya estructura de
octetos sentildeala que hay seis pares de electrones alrededor del azufre
(S) lo cual exige que se agrupen
octaeacutedricamente requiriendo para ello
orbitales atoacutemicos que los alojen
apuntando a los veacutertices de un
octaedro lo cual se logra con una
hibridacioacuten sp3d
2 en el aacutetomo central
(S) formaacutendose los seis orbitales
hiacutebridos cada uno unido a un aacutetomo
de fluacuteor Ademaacutes cada fluacuteor posee
cuatro pares de electrones a su
alrededor por lo que este aacutetomo
existe en la forma sp3 En general
cualquier moleacutecula que contenga un
aacutetomo central rodeado de seis pares
de electrones debe agrupar
octaeacutedricamente a los aacutetomos a su
alrededor lo cual requiere de una
hibridacioacuten sp3d
2
72- Enlaces pi (120645) o sigma (120648)
Se habla de enlace covalente sigma σ cuando el par de electrones
compartido se encuentra en el espacio generado por el ldquosolapamientordquo
de dos orbitales en un mismo eje cartesiano (enfrentamiento frontal
de orbitales a lo largo del
mismo eje) tal como se
observa con los orbitales
sp2 en la moleacutecula de
etileno C2H4
En cambio se habla de
enlace covalente ldquopirdquo 120587
cuando el solapamiento se
produce entre orbitales de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
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Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 61
ejes paralelos como tambieacuten se observa en la moleacutecula de etileno
con los orbitales p sin hibridar C2H4
Figura Moleacutecula del eteno o acetileno Imagen procedente de
httpwpsprenhallcom
En las especies o compuestos quiacutemicos la existencia de electrones
enlazantes y solitarios o no apareados en los orbitales de valencia de
cada aacutetomo central son los que determinan la hibridacioacuten y con ello
la geometriacutea de la moleacutecula respectiva Asiacute
2 pares de electrones lineal
3 pares de electrones trigonal
4 pares de electrones tetraeacutedrica
5 pares de electrones bi-piramidal trigonal
6 pares de electrones octaeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
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Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 62
Los tipos de orbitales hiacutebridos se presentan en la tabla siguiente
(noacutetese la respectiva geometriacutea y aacutengulos de separacioacuten entre las
zonas del espacio que los constituyen)
Ejemplos de moleacuteculas cuyo aacutetomo central presenta hibridacioacuten de
cada uno de estos tipos
bull Orbitales hiacutebridos sp BeF2
bull Orbitales hiacutebridos sp2 BF3
bull Orbitales hiacutebridos sp3 CH4
bull Orbitales hiacutebridos sp3d PF5
bull Orbitales hiacutebridos sp3d
2 SF6
La geometriacutea molecular se refiere a la disposicioacuten tridimensional de los
aacutetomos de una moleacutecula La geometriacutea de una moleacutecula afecta a sus
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas como por ejemplo el punto de fusioacuten
el punto de ebullicioacuten la densidad el tipo de reacciones y el aacutengulo de
los enlaces se deben determinar en forma experimental Sin embargo
existe un procedimiento sencillo que permite predecir la geometriacutea de
las moleacuteculas o iones con bastante eacutexito si se conoce el nuacutemero de
electrones que rodean al aacutetomo central seguacuten su estructura de Lewis
La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones en un
aacutetomo contiene los electrones que generalmente estaacuten involucrados
en el enlace La geometriacutea que finalmente adopta la moleacutecula (definida
por la posicioacuten de todos los aacutetomos) es aquella en la que la repulsioacuten
es miacutenima Este enfoque para estudiar la geometriacutea molecular se
llama Modelo de La Repulsioacuten de los Pares Electroacutenicos de la Capa de
Valencia (RPECV) ya que explica la distribucioacuten geomeacutetrica de los
pares electroacutenicos que rodean al aacutetomo central en teacuterminos de la
repulsioacuten electrostaacutetica entre dichos pares
Dos reglas generales para la aplicacioacuten del modelo RPECV son
1 Al considerar la repulsioacuten de los pares electroacutenicos los dobles y
los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces
sencillos Se debe observar que en realidad los enlaces
muacuteltiples son mayores (dimensionalmente hablando) que los
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enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
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8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
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Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
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httpusuarioslycosesptro2
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 63
enlaces sencillos es decir como hay dos o tres enlaces entre
dos aacutetomos la densidad electroacutenica ocupa mayor espacio
2 Si la moleacutecula tiene dos o maacutes estructuras resonantes es
posible aplicar el modelo RPEVC a cualquiera de ellas Por lo
general las cargas formales no se muestran
La estructura del Lewis del cloruro de Berilio en estado gaseoso es
Debido a que los pares enlazantes se repelen entre siacute deben estar en
los extremos opuestos de una liacutenea recta para estar tan alejados como
sea posible Asiacute es posible predecir que el aacutengulo Cl-Be-Cl es de 180ordm
y la moleacutecula es lineal
AB3 - Trifluoruro de boro (BF3)
AB4 - Metano (CH4)
AB5 - Pentacloruro de foacutesforo (PCl5)
AB6 ndash Hexa-fluoruro de azufre (SF6)
(httprodasusesfiledc3b91ee-0f7c-2f88-4176-
5d95b43de30f1tema9_word_SCORMzippage_14htm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
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httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 64
8- La geometriacutea molecular y el modelo de las repulsiones de
pares electroacutenicos (RPECV)
Las propiedades de las sustancias moleculares estaacuten determinadas no
solo por los aacutetomos que forman sus moleacuteculas sino tambieacuten por la
forma en que estos aacutetomos se distribuyen en el espacio El nuacutemero de
aacutetomos que componen una moleacutecula dada y su distribucioacuten espacial le
otorgan a la misma una geometriacutea molecular determinada
Resulta posible predecir y explicar la forma geomeacutetrica de muchas
moleacuteculas simples mediante el modelo ideado en 1940 por Sidwick y
Powell utilizando las parejas de electrones no enlazantes o solitarios
Este modelo fue mejorado sustancialmente a partir de 1957 por
ldquoRonald J Gillespierdquo conocido como modelo de las repulsiones de los
pares electroacutenicos de la capa de valencia (VSPR Valence Shell
Electronic Pair Repulsioacuten RPECV en espantildeol) Se trata de un modelo
puramente electroestaacutetico que considera los electrones como si
fueran cargas puntuales
Seguacuten el modelo RPECV los pares de electrones de enlace y
solitarios se disponen alrededor del aacutetomo central de forma que
experimenten la miacutenima repulsioacuten Esta repulsioacuten se minimiza por la
adopcioacuten de un ordenamiento espacial que mantenga a las pares
electroacutenicos tan alejados entre siacute como sea posible La geometriacutea
molecular viene determinada por los pares de electrones enlazantes y
solitarios El modelo de Gillespie tambieacuten explica de forma sencilla las
desviaciones del aacutengulo de enlace teoacuterico de las geometriacuteas baacutesicas
al establecer que la repulsioacuten entre pares de electrones no es
equivalente siendo superior la existente entre pares solitarios
El modelo de Gillespie establece que la repulsioacuten entre pares de
electrones no es equivalente y sentildeala la siguiente gradacioacuten entre las
repulsiones entre pares solitarios (PS) y pares de enlace (PE)
PS-PS gt PS-PE gt PE-PE
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 67
electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
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httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
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C3B3nampmeta
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httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 65
Metano (40) Amoniacuteaco (41) Agua (42)
Este modelo explica coacutemo pueden distribuirse en el espacio los
distintos aacutetomos alrededor del aacutetomo central de la moleacutecula
obtenieacutendose su configuracioacuten espacial y geometriacutea a partir de una
serie de reglas Baacutesicamente se consideran todos los electrones en
torno al aacutetomo central y se clasifican en electrones compartidos
(enlazantes) y no compartidos (no enlazantes) El nuacutemero de pares
de cada clase indica la distribucioacuten espacial de los aacutetomos teniendo
en cuenta ademaacutes las repulsiones que se establecen entre los
distintos pares seguacuten una secuencia de intensidades de repulsioacuten
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Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
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16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
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R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 66
Nordm total de pares
de electrones Foacutermula
Tipo de moleacutecula
Nordm de pares
solitarios
Geometriacutea o Forma de la
moleacutecula Ejemplos
2 AB2 AB2 0 Lineal (180ordm) BeCl2 HgCl2
3 AB3 AB3 0 Triangular
plana (120ordm) BCl3 BF3
3 AB2 AB2E 1 Angular
(Forma de V) SnCl2 PbI2
PbCl2
4 AB4 AB4 0 Tetraeacutedrica
(109 5ordm) CCl4 CH4 SiCl4 TiCl4
4 AB3 AB3E 1 Piramidal triangular
NH3 PCl3 AsCl3 NF3
4 AB2 AB2E2 2 Angular
(Forma de V) H2O OF2 SCl2 OCl2
5 AB5 AB5 0 Bipiraacutemide Triangular
PF5 PCl5
5 AB4 AB4E 1 Tetraedro irregular
SF4 SeCl4 TeCl4
5 AB3 AB3E2 2 Forma de T ClF3 BrF3
5 AB2 AB2E3 3 Lineal XeF2 ICl2-
6 AB6 AB6 0 Octaeacutedrica
(90ordm) SF6 SeF6
PCl6-
6 AB5 AB5E 1 Piramidal Cuadrada
ClF5 BrF5 IF5
6 AB4 AB4E2 2 Cuadrada
Plana XeF4 ICl4
-
7 AB7 AB7 0 Bipiraacutemide pentagonal
IF7
7 AB6 AB6E 1 Octaedro
distorsionado XeF6
Nota E= Nordm de pares de electrones solitarios
La geometriacutea de las moleacuteculas viene determinada por una pareja de
nuacutemeros el nuacutemero total de los pares de electrones y el nuacutemero de
parejas de electrones solitarios
El nuacutemero total de pares de electrones se obtiene sumando el nuacutemero
de electrones del aacutetomo central y un electroacuten por cada uno de los
aacutetomos ligados al aacutetomo central y dividiendo por dos El nuacutemero de
pares solitarios se obtiene restando al nuacutemero total de pares de
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
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electrones los pares de electrones enlazantes una parea por cada
aacutetomo enlazado ligando
Polaridad de un enlace Cuando la electronegatividad de los aacutetomos
que se enlazan es distinta el enlace es polar aparece una distribucioacuten
desigual del par de electrones compartido que se encuentra maacutes
proacuteximo al aacutetomo maacutes electronegativo
La magnitud que mide la polaridad se denomina el momento dipolar
(m) es igual al producto de la carga de uno de los polos (q) por la
distancia que hay entre los nuacutecleos que se unen (d)
m = q middot d
Es una magnitud vectorial orientada del polo positivo al negativo del
enlace Se puede determinar la polaridad de una moleacutecula al estudiar
su comportamiento en un campo eleacutectrico (entre las placas de un
condensador)
Un enlace puede ser polar y sin embargo la moleacutecula que lo
contiene ser apolar ya que el momento dipolar de una moleacutecula es la
suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces presentes
Esta suma vectorial necesariamente debe tener en cuenta la
geometriacutea de la moleacutecula Por tanto el momento dipolar total de una
moleacutecula es un indicador de su geometriacutea Asiacute el momento dipolar del
CO2 es cero siendo sus enlaces polares aunque la moleacutecula es lineal
totalmente simeacutetrica y en consecuencia apolar El momento dipolar
del SO2 o del agua son distintos de cero ya que las moleacuteculas son
polares porque su geometriacutea es angular
El trifluoruro de boro BF3 es una moleacutecula apolar con momento dipolar
cero Los enlaces B-F son polares pero se anulan al ser sumados
vectorialmente entre siacute dando un momento dipolar total nulo lo que
indica una geometriacutea triangular plana
El metano CH4 o el CF4 son moleacuteculas apolares aunque sus enlaces
C-H o C-F son polares pero se anulan entre siacute al ser la geometriacutea
tetraeacutedrica
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 68
Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
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httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
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Todas las moleacuteculas sin pares de electrones solitarios o anti-
enlazantes [(20) lineales (30) triangulares planas (40) tetraeacutedricas
(50) bipiraacutemide triangular (60) octaeacutedrica] son apolares por simetriacutea
de sus moleacuteculas siempre que el aacutetomo central este unido a aacutetomos
iguales (moleacuteculas con simetriacutea total)
Geometriacutea molecular a partir de la TRPEV
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EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
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4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
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R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 69
EJERCICIOS
1 Para cada aacutetomo central en cada uno de los siguientes compuestos
prediga la geometriacutea de pares de electrones de los aacutetomos indicando
los aacutengulos de enlace y los orbitales correspondientes a los enlaces
interatoacutemicos
a-
b- CO2
c- CH3NH2
d- CH3CH2OH
R
a) Trigonal plana 120ordm sp2
b) Lineal 180ordm sp
c) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono)
d) Tetraeacutedrica 1095ordm sp3 (aacutetomo central carbono unido a
oxiacutegeno)
2 Indique cuaacuteles son los orbitales atoacutemicos que participan en los
enlaces interatoacutemicos de las siguientes moleacuteculas y sentildeale el orbital
molecular de enlace SnH4 BCl3 H2N-NH2 H2C=O H2N-CH3
R
SnH4 (Sn sp3 H s) BCl3 (B sp
2) H2N-NH2 (N sp
3 H s) H2C=O
(C sp2 O sp
2 H s) H2N-CH3 (N sp
3 C sp
3 H s)
3 En los siguientes compuestos moleculares BeBr2 BF3 Snl4 TeF4
PbCl2 PCl3 identifique cuaacutel de las especies forma los siguientes
aacutengulos entre el aacutetomo central y los no centrales
90deg 107deg 1095deg lt 120deg 180deg
R BeBr2 (180deg) BF3 (120ordm) Snl4 (1095ordm) TeF4 (gt1095ordm)
PbCl2 (gt180ordm) PCl3 (gt1095ordm)
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 70
4 Considere las moleacuteculas NH3 BH3 y CHCl3
a) Para cada una de ellas indique la hibridacioacuten del aacutetomo central y
los aacutengulos de enlace entre este y cada uno de los aacutetomos a su
alrededor
b) Indique la geometriacutea molecular de cada una de ellas
R
a) NH3 sp3 gt1095ordm
BH3 sp2 120ordm
CHCl3 sp3 1095ordm
b) NH3 piraacutemide de base triangular
BH3 trigonal plana
CHCl3 tetraeacutedrica
5 Considere las siguientes especies
i SCl2
ii ii) CH3CHO (C(1)H3C(2)HO)
iii BaCl2
iv CH3CH2CH2CH2CH3
v [ICl2]-
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1) escriba la estructura de Lewis
a2) Indique la hibridacioacuten de los aacutetomos centrales C(1) y C(2)
a3) Indique la geometriacutea molecular alrededor de cada aacutetomo de
carbono (aacutetomos centrales) sentildealando los aacutengulos entre
cada uno de ellos y los aacutetomos que lo rodean
b) Indique los orbitales del aacutetomo de S que participan en los enlaces
del compuesto (i) SCl2
c) Indique la geometriacutea molecular de cada aacutetomo central en las
especies (iii) a (v) sentildealando los aacutengulos entre cada uno de ellos
y los aacutetomos que los rodean
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 71
R
a) Para el compuesto molecular (ii) CH3CHO
a1)
a2) C (1) sp3 C (2) sp
2
a3) C (1) tetraeacutedrica 1095ordm C (2) trigonal plana 120ordm
b) sp3
c) (iii) lineal 180ordm (iv) todos son tetraeacutedricos 1095ordm (v) lineal
180ordm
6- Represente las estructuras de Lewis indicando geometriacutea
molecular y momento dipolar de las siguientes moleacuteculas CO2 H2S y
O2
R
7- De las siguientes moleacuteculas F2 CS2 C2H4 (etileno) C2H2
(acetileno) H2O C6H6 (benceno) NH3 A) iquestCuaacuteles tienen todos los
enlaces sencillos o simples B) iquestDoacutende existe alguacuten doble enlace C)
iquestDoacutende existe alguacuten triple enlace
8- Describa la estructura y enlace de las moleacuteculas propuestas
indicando la hibridacioacuten correspondiente al aacutetomo central (a) CCl4 (b)
BCl3 (c) SCl2 (d) BeH2
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R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
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R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
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19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 72
R
a El C tiene sp3 y la moleacutecula es tetraeacutedrica
b El B tiene sp2 y la moleacutecula es triangular plana
c el S tiene hibridacioacuten sp3 y la moleacutecula es angular
9- Deduzca aplicando la teoriacutea de hibridacioacuten de orbitales la
geometriacutea de las moleacuteculas siguientes etileno acetileno benceno
metanol y metanal
R
a Etileno C con sp2 moleacutecula plana
b Acetileno C con sp moleacutecula lineal
c Benceno C con sp2 moleacutecula hexagonal plana
d Metanol C con sp3 moleacutecula tetraeacutedrica
e Metanal C con sp2 moleacutecula plana
10- De los compuestos ioacutenicos KBr y NaBr iquestcuaacutel seraacute el maacutes duro y
cuaacutel el de mayor temperatura de fusioacuten iquestPor queacute
R
El catioacuten mayor es el de potasio con lo que la distancia entre eacutel y
el anioacuten bromuro es mayor La fuerza entre ellos seraacute menor y
tambieacuten lo seraacute el punto de fusioacuten comparado con el del NaBr
11- Indique queacute tipo de enlace predominaraacute en los siguientes
compuestos (a) Cl2 (b) KBr (c) Na (d) NH3
R
a Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
b Ioacutenico
c metaacutelico
d Covalente interatoacutemico y de Van der Waals intermolecular
12- Para las moleacuteculas SiH4 CO2 O3 y SO2 se pide (a) Escribir las
estructuras de Lewis (b) Discuta su geometriacutea (c) Indique queacute
moleacuteculas son isolectroacutenicas (similar distribucioacuten electroacutenica) entre siacute
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 73
R
a-
b- La moleacutecula de ozono posee la misma
configuracioacuten de Lewis que la de dioacutexido de azufre En ellas
existe enlace covalente doble por un lado y dativo por otro La
hibridacioacuten del aacutetomo central es sp2 y la geometriacutea de la moleacutecula
es angular Las distancias de enlace son ideacutenticas al existir dos
formas resonantes extremas Por otro lado la moleacutecula de silano
es tetraeacutedrica ya que el Si tiene hibridacioacuten sp3 En el caso del
CO2 la geometriacutea es lineal y el C presenta sp
13- Explique la diferencia entre las propiedades fiacutesicas del cobre del
dioacutexido de carbono y del fluoruro de cesio a partir de los enlaces de
cada uno
R
Cu enlace metaacutelico CO2 enlaces covalente entre aacutetomos y de
Van der Waals entre moleacuteculas CsF enlace ioacutenico
14- Justifique la estructura y geometriacutea del agua iquestPor queacute a
temperatura ambiente el agua es liacutequida mientras que el sulfuro de
hidroacutegeno de mayor masa molecular es gaseoso Razone la
respuesta
R
La diferencia de propiedades estriba en la presencia de enlace
por puentes de hidroacutegeno en el agua que son maacutes fuertes que los
de Van der Waals que posee el sulfuro de hidroacutegeno
15- Explique brevemente por queacute el agua disuelve a los compuestos
ioacutenicos mientras que el CCI4 no lo hace
R Los disolventes polares disuelven bien a las sustancias
ioacutenicas
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 74
16- Indique cuaacuteles de los siguientes compuestos pueden formar
enlace de hidroacutegeno (a) metanol (b) etilamina (c) etano (d)
propanona
R Metanol y etilamina siendo maacutes fuertes los del primero Para
que exista enlace de hidroacutegeno debe haber un enlace F-H O-H o
bien N-H Cuanto maacutes electronegativo sea al aacutetomo unido al
hidroacutegeno maacutes fuerte seraacute el enlace ya que asiacute el hidroacutegeno
queda maacutes cargado positivamente y asiacute se une por una atraccioacuten
electrostaacutetica maacutes fuerte a la moleacutecula vecina
17- Alguna o algunas de las siguientes moleacuteculas NH3 NO CH4 BF3
no cumplen la regla de octeto pudieacutendose considerar excepciones a la
mencionada regla Indique razonadamente (a) Las premisas baacutesicas
que establece la mencionada regla (b) Las estructuras puntuales de
Lewis para estas moleacuteculas (c) Sentildeala queacute moleacuteculas cumplen la
regla del octeto y cuaacuteles no lo hacen
R No cumplen la regla el NO y el BF3
18- Dibuje mediante un diagrama de Lewis la estructura resultante al
unirse el ion hidroacutegeno a la moleacutecula de amoniaco iquestQueacute tipo de
enlace se ha formado Compruebe que haciendo un recuento total de
electrones la estructura resultante tiene una carga positiva (ion
amonio)
R El enlace formado entre los hidroacutegenos y el nitroacutegeno es
covalente y en el caso del N y el ioacuten H+ es covalente coordinado o
dativo
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 75
19- iquestPor queacute la moleacutecula BI3 es apolar si los enlaces BmdashI son
polares
R La forma de la moleacutecula es la de un triaacutengulo equilaacutetero y de
ahiacute que su momento dipolar resultante sea cero La forma es
ideacutentica a la dibujada para el BF3 en el ejercicio nordm 17
20- Demuestre que los compuestos NaCl y CaO tienen la misma
estructura electroacutenica seguacuten Lewis
R
21- Dibuje mediante un diagrama de puntos la moleacutecula de peroacutexido
de hidroacutegeno o agua oxigenada H2O2 iquestCuaacutel seraacute su geometriacutea
sabiendo que tiene un momento dipolar moderado
R
22- iquestQueacute clases de enlace hay en el cloruro amoacutenico NH4CI
R Existen tres entre el anioacuten Cl- y el catioacuten NH4
+ es uno
electrostaacutetico Entre el nitroacutegeno y los hidroacutegenos es covalente y
por uacuteltimo entre el nitroacutegeno y el protoacuten H+ es dativo
23- iquestQueacute condiciones energeacuteticas han de cumplirse para que se
pueda afirmar que se ha formado un enlace
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
Quiacutemica La Ciencia Central Brown T et al 9na Edicioacuten Meacutexico
Editorial Pearson Prentice Hall 2004
Quiacutemica Chang R 6ordf Edicioacuten Meacutexico Editorial Mc Graw Hill 2003
httpwwwfullquimicacom201104enlace-covalentehtml
httpwwwfullquimicacom201104enlace-quimicohtml
httpquimica2bacwordpresscom20101128la-teoria-del-enlace-de-
valencia-6-hibridacio
httpusuarioslycosesptro2
httpwwwpaleontologiacoukpaleopagsections_framephparea=ch
amppage=chemist_tema4htm
httpwwwgoogleessearchhl=esampq=MolC3A9culas+Hibridaci
C3B3nampmeta
httpbilboeduuy~dececamposcatedra_inorganicageneral1geomet
riatablahtml
httpwwwucclquimicaaguaestructurahtm
httpplateapnticmeces~jrodri5fuerzas_intermolec_tablahtm
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 76
R Que exista un desprendimiento de energiacutea al formarse ese
enlace Cuanto mayor sea la energiacutea liberada mayor seraacute la
estabilidad del enlace
24- Explique los siguientes hechos
(a) La sal comuacuten NaCl funde a 801 ordmC sin embargo el cloro es un gas
a 25 ordmC
(b) El diamante no conduce la electricidad y el Fe siacute
(c) La moleacutecula de cloro es covalente mientras que el CsCl es ioacutenico
R
a) Las fuerzas de unioacuten entre el Na+ y el Cl
- son elevadas
mientras que las fuerzas intermoleculares entre las moleacuteculas de
cloro son muy deacutebiles
b) Los electrones de la capa de valencia de los aacutetomos de C en el
diamante estaacuten compartidos dos a dos entre aacutetomos vecinos En
el hierro los electrones de valencia estaacuten deslocalizados en una
nube electroacutenica en la que tienen un grado mayor de libertad
c) En el Cloro diatoacutemico las moleacuteculas se forman por
comparticioacuten de electrones al tener los dos aacutetomos que forman el
enlace la misma electronegatividad Sin embargo en el CsCl la
diferencia de electronegatividad es tan elevada entre los dos
aacutetomos que lo que se forma es un enlace ioacutenico por atraccioacuten
electrostaacutetica entre el Cs+ y el Cl
-
25- iquestQueacute significa que una moleacutecula sea polar iquestQueacute moleacutecula es
maacutes polar la de metano o la de amoniacuteaco
R La densidad electroacutenica de la moleacutecula estaacute maacutes desplazada
hacia el aacutetomo maacutes electronegativo En el caso del metano la
geometriacutea tetraeacutedrica de la moleacutecula hace que se anulen entre siacute
los momentos dipolares sin embargo en el caso del amoniacuteaco la
geometriacutea es de piraacutemide trigonal con el N en un veacutertice y por
tanto existe un momento dipolar resultante El dipolo del
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 77
amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 81
BIBLIOGRAFIA
Modern Inorganic Chemistry WL Jolly ISBN 0-07-032760-2
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amoniacuteaco tiene su lado negativo en el veacutertice de la piraacutemide (N) y
el positivo en el centro de la base donde se hallan los tres
hidroacutegenos
26- iquestQueacute tipo maacutes probable de ion formaraacuten los siguientes elementos
S Mg Cl Rb P Sn Ag Cd O
R S2-
Mg2+
Cl- Rb
+ P
3- Sn
2+ Ag
+ Cd
2+ y O
2-
27- Escriba las configuraciones completas y abreviadas de Al3+
Cu2+
Zn2+
Cl- O
2- P
3-
R
Ion Configuracioacuten
completa
C
abreviada
Al3+
1s2 2s
2p
6 [Ne]
Cu2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
9 [Ar] 3d
9
Zn2+
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6d
10 [Ar] 3d
10
Cl- 1s
2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
O2-
1s2 2s
2p
6 [Ne]
P3-
1s2 2s
2p
6 3s
2p
6 [Ar]
28- Ordene los siguientes compuestos seguacuten sus puntos de fusioacuten
crecientes y justifica dicha ordenacioacuten KF RbI BrF y CaF2
R Cuanto menor es la distancia entre los iones y mayor es la
carga mayor es el punto de fusioacuten El orden es entonces
RbI lt RbF lt KF lt CaF2
29- El de caraacutecter ioacutenico del HCl y HI es de 17 y 4 respectivamente
iquestCuaacutel de ellos tendraacute un momento dipolar menor
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 78
R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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R El de caraacutecter ioacutenico estaacute directamente relacionado con la
diferencia de electronegatividades por tanto el momento dipolar
seraacute menor en el yoduro de hidroacutegeno
30- Predecir el orden creciente de los puntos de fusioacuten de las
siguientes sustancias trioacutexido de di-cloro cloro cloruro de litio y
tetracloruro de carbono
R Cl2 lt CCl4 lt Cl2O3 lt LiCl
El cloro es una moleacutecula con un uacutenico enlace apolar por ser los
dos aacutetomos iguales Entonces la moleacutecula es apolar
El cloruro de litio es una moleacutecula con enlace casi totalmente
ioacutenico dada la elevada diferencia de electronegatividad que hay
entre sus aacutetomos
El tetracloruro de carbono y el trioacutexido de cloro son moleacuteculas
que poseen enlaces covalentes entre sus aacutetomos de diferente
electronegatividad Estos enlaces son pues algo polares
Entonces es la geometriacutea de la moleacutecula la que determina la
polaridad de la misma En el tetracloruro hay 4 pares de
electrones compartidos rodeando al aacutetomo central Su
distribucioacuten alrededor de eacuteste es tetraeacutedrica y dada la simetriacutea
que existe se anulan los momentos dipolares de los enlaces y la
moleacutecula es apolar Sin embargo esta distribucioacuten totalmente
simeacutetrica no se da en el trioacutexido de di-cloro y esto la hace una
moleacutecula polar
31- Represente la moleacutecula de di-cloruro de azufre (a) mediante un
diagrama de puntos (b) a partir de la teoriacutea de enlace de valencia
iquestCoacutemo seraacute su geometriacutea
R Se trata de una moleacutecula angular en la que al igual que la de
agua la hibridacioacuten del aacutetomo central es sp3 tetraeacutedrica y la
repulsioacuten de los pares de electrones no compartidos cierra el
aacutengulo teoacuterico de 109ordm
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 79
32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
Prof Leopoldo Simoza L Paacutegina 80
R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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32- iquestCuaacutel de los siguientes compuestos no puede existir iquestPor queacute
NCl5 PCl3 y PCl5
R No puede existir el NCl5 porque en la estructura externa
(2s22p
3) no tiene orbitales ldquodrdquo vaciacuteos y ademaacutes el aacutetomo de
nitroacutegeno es muy pequentildeo para albergar alrededor de eacutel a 5
aacutetomos de cloro
33- iquestQueacute tipos de enlace posee el aacutecido sulfuacuterico
R Hay enlace cuatro enlaces covalentes entre S y O de los que
dos son dativos en los que el S aporta los dos electrones El
enlace tambieacuten es covalente entre el O y el H Entre unas
moleacuteculas y otras hay enlaces por puentes de hidroacutegeno dado
que la moleacutecula posee enlaces O-H
Entre O e H el enlace covalente estaacute tan polarizado que tiende a
romperse muy faacutecilmente para dar aniones SO42-
e iones H+ que
se uniraacuten con enlace dativo al disolvente en el que se halle el
aacutecido sulfuacuterico
El aacutecido sulfuacuterico es una sustancia liacutequida por lo que no participa
de las caracteriacutesticas generales del enlace ioacutenico
34- Indique queacute fuerzas deben romperse para fundir el NaCl y el Fe y
para vaporizar el H2O
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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R Para fundir el NaCl hay que vencer fuerzas electrostaacuteticas de
un enlace ioacutenico Para fundir el hierro hay que romper un enlace
metaacutelico que surge de la atraccioacuten entre una nube de electrones
de valencia deslocalizados y los cationes de hierro que ocupan
los nudos de la red cristalina Para vaporizar el agua hay que
romper enlaces por puentes de hidroacutegeno
35- Cite ejemplos de moleacuteculas que contengan a) un carbono de
hibridacioacuten sp b) boro con hibridacioacuten sp2 c) carbono con hibridacioacuten
sp3 d) nitroacutegeno con hibridacioacuten sp
3
R a) CO2 b) BCl3 c) CH4 d) NH3
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