8/4/2019 Quimica i - Unidad 1 - Parte 4
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Contenidos
SmbolosdeLewis
Enlaceinicoyenlacecovalente EstructurasdeLewisycargaformal
Electronegatividad,polarizacindeenlace,momentodipolar.
Geometramolecular
Enlacemetlico
III.
Enlace
qumico
y
estructura
molecular
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Enlaces
Qumicos
Por qu se unen los tomos? Porque el compuesto que resulta es ms estable quelos tomo separados (menor energa).
Ya vimos que la capa ms externa de un tomo o capa de valencia se completa con 8electrones (octeto de electrones) para los elementos del segundo periodo y con 2electrones para el hidrgeno. La capa completa da estabilidad especial a los tomos
que la poseen (gases nobles).
La qumica de muchos elementos est determinada por la tendencia a tomar laconfiguracin electrnica del gas noble ms cercano.
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Losmetalesalcalinosdelgrupo1(1A),pierdenunelectrnparatomarlaconfiguracindelgasnoblequeloanteceden:
Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]
Loshalgenosdelgrupo7A tiendenaadquirirlaconfiguracindegasnobleganandounelectrn:
Cl(Z=17)[Ne]3s23p5 Cl [Ar]
Los iones resultantes se mantienen unidos en compuestos como Na+Cl por la atraccinelectrosttica entre ellos, llamada enlace inico.
En los elementos ubicados en el medio de la tabla como el C por ejemplo, se requerira
mucha energa para que el tomo pierda 4 electrones o gane 4 electrones. Por lo que latendencia de este tipo de tomos es a compartir los electrones con otros tomos. A estetipo de enlace se le llama enlace covalente
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EnlaceCovalente
Loscompuestoscovalentesomolecularessonaquellosquecontienensolamenteenlacescovalentes.
Enlosenlacescovalentes,lostomoscompartenelectronesparacompletarlaconfiguracindegasnoble(regladelocteto)
Losenlacespuedenserpolaresoapolares
Enlaces
Apolares:Ladistribucindelacargaelectrnicaentrelosdostomosqueformanelenlaceesuniforme.Estoseproducecuandolosdostomostienenelectronegatividadessimilares
H H
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H F
EnlacesPolares: Ladistribucindedensidadelectrnicaentrelostomosesdesigual
La densidad electrnica est orientada preferentemente hacia el tomo mselectronegativo, dejando una carga parcial negativa en el tomo ms electronegativo yuna positiva en el menos electronegativo
H F
Electronegatividad: es la capacidad que tiene un tomo para atraer hacia si loselectrones de un enlace
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Longitudes
de
Enlace
y
Energas
de
enlace
Un enlace qumico se forma, porque los tomos implicados poseen menor energacuando estn prximos entre s que cuando estn separados. Mientras ms
estable es la molcula, ms fuertes son los enlaces.
La fortaleza de un enlace covalente est determinada por la energa que senecesita para romper un enlace.
La energa de disociacin de enlace (D) o energa de enlace (tambin se utilizaentalpa de enlace) es : la energa necesaria para romper un mol de enlaces enuna especie en estado gaseoso.
La longitud de enlace es: la distancia entre los centros de los tomos unidosmediante un enlace covalente.
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LONGITUD DE ENLACE
RADIO COVALENTE
Enlace Longitud
()
CH 107
CO 143
C=O 121
CC 154
C=C 133
CC 120
C=N 138
C N 116
Losenlacespuedenser:
Simples: CC CODobles: C=CC=OTriples: CC CN
Longituddeenlace:simple>doble >triple
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SmbolosdeLewis
Esunarepresentacintaquigrficadeloselectronesdevalenciadeuntomo
TodosloselementosdeunmismogrupoposeensmbolosdeLewissimilares.
Ejemplos:
Na + Cl [Na+] Cl ..
: :..
..:
..:
Cl + Cl Cl Cl.
: :....
:..:.
: :....
:..
Na. K . Li .
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La forma ms sencilla de simbolizar la estructura electrnica y los enlaces en unamolcula covalente es mediante estructuras de Lewis.
Cada electrn de valencia se representan mediante un punto, o cada par deelectrones mediante una lnea.
Para dibujar una estructura de Lewis correcta: Se dibuja el esqueleto molecular de la manera ms simtrica posible
Se cuenta el nmero total de electrones de valencia
Se distribuyen los electrones teniendo en cuenta la regla del octeto. Paraconseguir que se cumpla la regla del octeto puede ser necesario utilizarenlaces mltiples.
Estructuras
de
Lewis
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Cmo
se
construye
una
estructura
de
Lewis?
1. Eltomomenos electronegativo,engeneraleselqueocupalaposicincentralenlamolcula,exceptoelH
2. Sedebeescribirunesqueletosimtricoparalamolculaoionpoliatmico
CS2 S C SSO42-
O S O
O
O
3. Lostomosdeoxgenosnoseenlazanentres,conexcepcinde:O2,O3,ROOR,perxidos.
4. Enloscidosternariosuoxicidoselhidrgenosueleenlazarseauntomodeoxgenoynoaltomocentral
O N O H
HNO2 HNO3
O N O H
O
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5. Paraionesomolculasconmsdeuntomocentral,nuevamente,seescribeelesqueletomssimtrico posible.
C2H4 C C
H H
H H
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Porejemplo:
CH4C 4 electrones de valencia
H 1 electron de valencia
Total: 8 electrones
estructura lo mssimtrica posible
C HH
H
HC HH
H
H
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Enmuchoscasosexistenelectronesnoenlazantes (nocompartidosolibres)enlacapadevalencia.
Lostomosdeoxgeno,nitrgenoyloshalgenostienennormalmenteelectronesnoenlazantesensuscompuestosestables.
H
O
H
H2OH
OH
O 6 electrones de valencia
H 1 electron de valencia
H 1 electron de valenciaTotal: 8 electrones
estructura lo mssimtrica posible
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HacerlasestructurasdeLewisdelassiguientesmolculas:
CO2
C2H6O
C2H6
NH3
NH4+
O3
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CargasFormales
UnavezquesehaescritolaestructuradeLewisdeunamolculacorrectamente:
Hidrgenosrodeadospornomsde2electrones
C,O,Nyhalgenospornoms de8electrones(octeto)
Sedeberevisarlamolculaescritaparaobservarsisedebe onoagregarunacargaalostomosenlaestructuradeLewis.
Lacargapositivaonegativaqueseasignaauntomosedenominacargaformal:
Cargaformal=ndee devalencia ndee nocompartidos dee compartidos
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H2OCarga formal= nde e- de valencia nde e- no compartidos de e- compartidos
O
HH
:: Carga formal Oxgeno= 6 4 4 = 0
Carga formal Hidrgeno 1 = 1 0 2 = 0
Carga formal Hidrgeno2= 1 0 2 = 01 2
Enunamolculaneutralasumadelascargasformalesdetodoslostomos debe
seriguala0
OH-
O-H _
__ Carga formal Oxgeno= 6 6 2 = -1
Carga formal Hidrgeno 1 = 1 0 2 = 0
En
un
in
poliatmico,
la
sumatoria de
las
cargas
formales
debe
ser
igual
a
la
carga
delin
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O+
H
H
H_
H3O+
Carga formal Oxgeno= 6 2 6 = +1
Carga formal Hidrgeno 1 = 1 0 2 = 01
23 Carga formal Hidrgeno2= 1 0 2 = 0
Carga formal Hidrgeno3= 1 0 2 = 0
Hayalgunoscasosenlosquedebendibujarse enlacesmltiples (doblesotriples)para
satisfacerlaregladelocteto:
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1.Asignaracadatomolacargaformalapropiada
O+
CH3
CH3
CH3
:
C+
HH
H
:
N+ CH3CH3
CH3
CH3
N
+
N
-
CH2:
:
CO32-
2.
Escriba
la
estructura
de
Lewis
y
asigne
a
cada
tomo
la
carga
formal
Ejercicios
Para que una estructura de Lewis correcta debe cumplir los siguientes requisitos:
Que tenga la menor cantidad de cargas formales De existir cargas formales, la carga negativa debe estar sobre el tomo mselectronegativo.
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Excepciones delaregladelocteto
tomosconmenosde8electrones: Be,ByAlsusestructurasdeLewisnoaparecencon8electrones
Molculasconnmeroimpardeelectrones NO2 (17electrones)
Molculasconoctetoexpandido Molculasconmsde8electronesenlacapadevalencia
P Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
S F
F
F F
F
F
Estostomostienenorbitalesdvacosquesepuedenutilizar(elementossobreel3periodo)
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PolaridaddeenlaceyMomentodipolar
Enlacescovalentespolares:loselectronesdeunenlacesonmsfuertementeatradosporuntomoqueporelotro distribucinasimtricadedeladensidadelectrnicaentrelostomos
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La
polaridad
de
un
enlace
es
debido
a
las
diferencias
deelectronegatividadentre
lostomosqueformanelenlace.
Laelectronegatividadeslahabilidadintrnsecaquetieneuntomoparaatraerloselectronesdeunenlacecovalente.
Losenlacesentreelcarbono(EN=2.5)yelhidrgeno(EN=2.1)sonrelativamentenopolares.
Encambio,losenlacesentreelcarbonoyotrostomosmselectronegativostalescomo oxgeno,nitrgenoyhalgenos estnpolarizados,porloqueladensidadelectrnicaestdirigidahaciaestostomos.
Mapadepotencialelectrosttico
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Enlaces individuales polares molculas polares
La polaridad molecular resulta de la sumatoria de vectorial de todas laspolaridades de enlace y el aporte de pares de electrones no enlazados en la
molcula.
Se mide por una cantidad llamada Momento dipolar, esta cantidad se expresaen unidades de Debye
Qxr
Q=magnituddelacargaencualquierextremo
R=distanciaentrelascargas
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Momentosdipolaresdealgunoscompuestos
Compuesto Momentodipolar(D)
NaCl 9.00
CH2O 2.33
H2O 1.85
NH3 1.47
CH3OH 1.70
CO2 0
CH4 0
Compuesto inico
tomos electronegativos yelectrones libres queayudan a la separacin decargas
Estructuras simtricas,por lo tanto las
polaridades de enlace se
cancelan
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GeometraMolecular
Es la distribucin que adoptan en el espacio los tomos de una molcula. La nicamanera de conocerla es por mtodos experimentales.
La forma de la molcula se puede deducir por el nmero de electrones situados entorno al tomo centrla (teora de RPECV).
RPECV la geometra la determina la repulsin de los pares de electrones devalencia del tomo central. La molcula adopta la forma de manera que minimicela repulsin electrosttica entre los electrones
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Geometras
Moleculares
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Geometras
Moleculares
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Enlacemetlico
Losmetalessonbuenosconductoresdelaelectricidadydelcalor, sondctiles(sepuedeestirarcomoalambre)ymaleables(formalminas).
Laprimerateoraqueexpliccualitativamenteladistribucindelostomosenunmetalfueladelmardeelectrones
Una red de iones positivos seencuentra inmerso en un mar de
electrones provenientes de las capasde valencia del metal
Estateoranopermiteexplicarlasvariacionesdelaconductividadentrelosdistintosmetales.Paraestosehanpropuestootrasteoras:teoradebandasoteoradeorbitalesmoleculares.