Disposición tridimensional de átomos en una molécula
La geometría molecular o estructura molecular es la disposición tridimensional de los átomos dentro de una molécula. Es importante poder predecir y comprender la estructura molecular de una molécula porque muchas de las propiedades de una sustancia están determinadas por su geometría. ejemplos de estas propiedades incluyen polaridad, magnetismo, fase, color y reactividad química. La geometría molecular también puede usarse para predecir la actividad biológica, para diseñar fármacos o descifrar la función de una molécula.
el caparazón de valencia, los pares de unión y el modelo vsepr
La estructura tridimensional de una molécula está determinada por sus electrones de valencia, no por su núcleo u otros electrones en los átomos. Los electrones más externos de un átomo son sus electrones de valencia . Los electrones de valencia son los electrones que con mayor frecuencia participan en la formación de enlaces y la formación de moléculas .
pares de electrones se comparten entre átomos en una molécula y mantienen unidos a los átomos. Estos pares se denominan " pares de unión ".
Una forma de predecir la forma en que los electrones dentro de los átomos se repelerán es aplicando el modelo vsepr (valencia-capa de par de electrones). vsepr puede usarse para determinar la geometría general de una molécula.
prediciendo la geometría molecular
Aquí hay un cuadro que describe la geometría habitual de las moléculas en función de su comportamiento de unión. Para usar esta clave, primero dibuje la estructura de Lewis para una molécula. cuente cuántos pares de electrones están presentes, incluidos los pares de enlace y los pares solitarios .
trate los enlaces dobles y triples como si fueran pares de electrones individuales. a se usa para representar el átomo central. b indica átomos que rodean a. e indica el número de pares de electrones solitarios. los ángulos de enlace se predicen en el siguiente orden:
par solitario frente a repulsión par solitario> par solitario frente a repulsión par de unión> par unido frente a repulsión par de unión
ejemplo de geometría molecular
Hay dos pares de electrones alrededor del átomo central en una molécula con geometría molecular lineal, 2 pares de electrones de enlace y 0 pares solitarios. El ángulo de unión ideal es 180 °.
| geometría | tipo | # de pares de electrones | ángulo de enlace ideal | ejemplos |
| lineal | ab 2 | 2 | 180 ° | becl 2 |
| trigonal plana | ab 3 | 3 | 120 ° | bf 3 |
| tetraédrico | ab 4 | 4 4 | 109.5 ° | ch 4 |
| triangular bipiramidal | ab 5 | 5 5 | 90 °, 120 ° | pcl 5 |
| octoédrica | ab 6 | 6 6 | 90 ° | sf 6 |
| doblado | ab 2 e | 3 | 120 ° (119 °) | entonces 2 |
| piramidal trigonal | ab 3 e | 4 4 | 109.5 ° (107.5 °) | nh 3 |
| doblado | ab 2 e 2 | 4 4 | 109.5 ° (104.5 °) | h 2 o |
| balancín | ab 4 e | 5 5 | 180 °, 120 ° (173,1 °, 101,6 °) | sf 4 |
| forma de t | ab 3 e 2 | 5 5 | 90 °, 180 ° (87.5 °, <180 °) | clf 3 |
| lineal | ab 2 e 3 | 5 5 | 180 ° | xef 2 |
| piramidal cuadrada | ab 5 e | 6 6 | 90 ° (84.8 °) | brf 5 |
| plano cuadrado | ab 4 e 2 | 6 6 | 90 ° | xef 4 |
isómeros en geometría molecular
Las moléculas con la misma fórmula química pueden tener átomos dispuestos de manera diferente. Las moléculas se llaman isómeros . Los isómeros pueden tener propiedades muy diferentes entre sí. Existen diferentes tipos de isómeros:
- Los isómeros constitucionales o estructurales tienen las mismas fórmulas, pero los átomos no están conectados entre sí en la misma agua.
- los estereoisómeros tienen las mismas fórmulas, con los átomos unidos en el mismo orden, pero los grupos de átomos giran alrededor de un enlace de manera diferente para producir quiralidad o facilidad. los estereoisómeros polarizan la luz de manera diferente entre sí. en bioquímica, tienden a mostrar diferentes actividades biológicas.
determinación experimental de geometría molecular
puede usar las estructuras de Lewis para predecir la geometría molecular, pero es mejor verificar estas predicciones experimentalmente. Se pueden utilizar varios métodos analíticos para obtener imágenes de las moléculas y aprender acerca de su absorbancia vibratoria y rotacional. Los ejemplos incluyen cristalografía de rayos X, difracción de neutrones, espectroscopía infrarroja (ir), espectroscopía Raman, difracción de electrones y espectroscopía de microondas. La mejor determinación de una estructura se realiza a baja temperatura porque al aumentar la temperatura, las moléculas reciben más energía, lo que puede conducir a cambios en la conformación. La geometría molecular de una sustancia puede ser diferente dependiendo de si la muestra es sólida, líquida, gaseosa o parte de una solución.
puntos clave de la geometría molecular
- La geometría molecular describe la disposición tridimensional de los átomos en una molécula.
- Los datos que pueden obtenerse de la geometría de una molécula incluyen la posición relativa de cada átomo, longitudes de enlace, ángulos de enlace y ángulos de torsión.
- La predicción de la geometría de una molécula permite predecir su reactividad, color, fase de la materia, polaridad, actividad biológica y magnetismo.
- La geometría molecular puede predecirse utilizando estructuras vsepr y lewis y verificarse mediante espectroscopía y difracción.
referencias
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- mcmurry, john e. (1992), química orgánica (3ª ed.), Belmont: wadsworth, isbn 0-534-16218-5.
- miessler gl y tarr da inorganic chemistry (2nd ed., prentice-hall 1999), págs. 57-58.