Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones (TRePEV) y Geometría Molecular | El Profesor Dave

Geometría Molecular: Resumen Detallado

Key Concepts:

• Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TREPEV)
• Dominios de electrones (enlaces covalentes y pares solitarios)
• Hibridación (sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2)
• Geometría del dominio de electrones (lineal, trigonal plana, tetraédrica, bipiramidal trigonal, octaédrica)
• Geometría molecular (lineal, trigonal plana, angular, tetraédrica, piramidal trigonal, angular, bipiramidal trigonal, octaédrica, etc.)
• Ángulos de enlace

Introducción a la Geometría Molecular

La geometría molecular describe la disposición tridimensional de los átomos en una molécula. Esta disposición influye directamente en las propiedades químicas de la molécula. El modelo TREPEV (VSEPR en inglés) es una herramienta para predecir la geometría molecular, basándose en la repulsión entre las nubes de electrones (dominios de electrones) que rodean a un átomo central.

Dominios de Electrones e Hibridación

Un dominio de electrones es cualquier región alrededor de un átomo central que contiene electrones, ya sea en un enlace covalente (simple, doble o triple) o como un par solitario. El número de dominios de electrones determina la hibridación del átomo central.

• Hibridación: Es la mezcla de orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos con energías y formas idénticas, adecuados para el enlace.
  • sp: Dos dominios de electrones (un orbital s y un orbital p se hibridan).
  • sp2: Tres dominios de electrones (un orbital s y dos orbitales p se hibridan).
  • sp3: Cuatro dominios de electrones (un orbital s y tres orbitales p se hibridan).
  • sp3d: Cinco dominios de electrones (un orbital s, tres orbitales p y un orbital d se hibridan).
  • sp3d2: Seis dominios de electrones (un orbital s, tres orbitales p y dos orbitales d se hibridan).

Geometría del Dominio de Electrones vs. Geometría Molecular

La geometría del dominio de electrones describe la disposición de todos los dominios de electrones alrededor del átomo central (enlaces y pares solitarios). La geometría molecular describe la disposición de solo los átomos en la molécula. Si no hay pares solitarios, la geometría del dominio de electrones y la geometría molecular son las mismas. Sin embargo, si hay pares solitarios, la geometría molecular será diferente a la geometría del dominio de electrones.

Geometrías Comunes

• Lineal:
  • Hibridación: sp
  • Ángulo de enlace: 180°
  • Ejemplo: CO2 (dióxido de carbono)
• Trigonal Plana:
  • Hibridación: sp2
  • Ángulo de enlace: 120°
  • Ejemplo: BF3 (trifluoruro de boro)
• Tetraédrica:
  • Hibridación: sp3
  • Ángulo de enlace: 109.5°
  • Ejemplo: CH4 (metano)
• Piramidal Trigonal:
  • Hibridación: sp3
  • Geometría del dominio de electrones: Tetraédrica
  • Un par solitario
  • Ejemplo: NH3 (amoníaco)
• Angular:
  • Hibridación: sp3
  • Geometría del dominio de electrones: Tetraédrica
  • Dos pares solitarios
  • Ejemplo: H2O (agua)
• Bipiramidal Trigonal:
  • Hibridación: sp3d
  • Ángulos de enlace: 90° y 120°
• Octaédrica:
  • Hibridación: sp3d2
  • Ángulo de enlace: 90°

Ejemplos Específicos

• Dióxido de Carbono (CO2): El carbono tiene dos dominios de electrones (dos enlaces dobles con el oxígeno). Por lo tanto, la hibridación es sp y la geometría del dominio de electrones y la geometría molecular son lineales.
• Trifluoruro de Boro (BF3): El boro tiene tres dominios de electrones (tres enlaces simples con el flúor). Por lo tanto, la hibridación es sp2 y la geometría del dominio de electrones y la geometría molecular son trigonal plana.
• Metano (CH4): El carbono tiene cuatro dominios de electrones (cuatro enlaces simples con el hidrógeno). Por lo tanto, la hibridación es sp3 y la geometría del dominio de electrones y la geometría molecular son tetraédricas.
• Amoníaco (NH3): El nitrógeno tiene cuatro dominios de electrones (tres enlaces simples con el hidrógeno y un par solitario). Por lo tanto, la hibridación es sp3, la geometría del dominio de electrones es tetraédrica, pero la geometría molecular es piramidal trigonal.
• Agua (H2O): El oxígeno tiene cuatro dominios de electrones (dos enlaces simples con el hidrógeno y dos pares solitarios). Por lo tanto, la hibridación es sp3, la geometría del dominio de electrones es tetraédrica, pero la geometría molecular es angular.

Proceso para Determinar la Geometría Molecular

1. Dibujar la estructura de Lewis correcta de la molécula.
2. Contar el número total de dominios de electrones alrededor del átomo central (enlaces y pares solitarios).
3. Determinar la hibridación del átomo central basándose en el número de dominios de electrones.
4. Identificar la geometría del dominio de electrones correspondiente a la hibridación.
5. Determinar la geometría molecular considerando la posición de los átomos y los pares solitarios.

Conclusión

La geometría molecular es crucial para entender las propiedades y el comportamiento químico de las moléculas. La teoría TREPEV proporciona un marco sencillo para predecir la geometría molecular basándose en la repulsión entre los dominios de electrones. La clave es determinar correctamente el número de dominios de electrones, la hibridación del átomo central y considerar la influencia de los pares solitarios en la geometría molecular.