Tendencias peridicas Estructuras de Lewis Geometra de la
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Tendencias periódicas Estructuras de Lewis, Geometría de la molécula y tipos de enlace Prof. Sandra González UNE
¨ Capacidad de un átomo en una molécula de atraer electrones hacia sí. ¨ Aumenta hacia la derecha en un período y hacia arriba en una familia. – Ejemplo: F es más electronegativo que O y Cl.
TABLA PERIÓDICA PROPIEDADES PERIÓDICAS
TAMAÑO (RADIO) ATÓMICO ¨ Distancia desde el centro hasta la capa exterior del átomo. ¨ En la tabla periódica aumenta hacia abajo en una familia y hacia la izquierda en un período. ¨ Los radios iónicos de los cationes son menores que los de los átomos neutrales. ¨ Los radios iónicos de los aniones son mayores que los de átomos neutrales.
Analicemos… ¨ ¿Por qué el radio atómico de Nitrógeno es mayor que el de Oxígeno?
ENERGÍA DE IONIZACIÓN ¨ Es la energía necesaria para arrancarle un electrón a un átomo en su fase gaseosa. Esta energía tiene signo positivo ya que hay que suministrar energía para que ocurra este proceso. ¨ Aumenta hacia la derecha en un período y hacia arriba en una familia.
ENERGÍA DE IONIZACIÓN ¨ ¿Cómo podemos explicar esta tendencia utilizando diagramas de orbitales?
http: //www. adi. uam. es/docencia/elementos/spv 21/conmarcos/graficos/ionizacion. jpg
AFINIDAD ELECTRÓNICA ¨ La energía liberada en un proceso donde un átomo en su fase gaseosa gana un electrón. ¨ Esta energía aumenta (se hace más negativa) hacia la derecha en un período y hacia arriba en una familia.
ELECTRONEGATIVIDAD ¨ Capacidad de un átomo en una molécula de atraer electrones hacia sí. ¨ Aumenta hacia la derecha en un período y hacia arriba en una familia. – Ejemplo: F es más electronegativo que O y Cl.
Ver figura 9. 5, pág. 378 en el texto (Chang).
Enlaces iónicos y covalentes ¨ La configuración electrónica de un elemento representativo, y específicamente, la configuración de su capa de valencia determina: – Su energía de ionización – Su afinidad electrónica ¨ Estas propiedades determinan si el átomo tenderá a perder electrones, ganarlos o compartirlos.
Enlaces iónicos y covalentes ¨ Los elementos de la familias I y II tienen energías de ionización bajas, por lo que forman cationes. ¨ Los elementos de la familia VII y el oxígeno tienen energías de afinidad electrónica altas por loque tienden a formar aniones. ¨ La atracción electrostática entre un catión y un anión es lo que se conoce como un enlace iónico.
Enlace iónico ¨ Son enlaces fuertes ¨ Formados por un metal y un no metal ¨ La diferencia en electronegatividad de los átomos es 2. 0 ó más. ¨ Forma redes cristalinas, no moléculas.
Aplicación de estas tendencias ¨ Formación del enlace iónico entre Li+ y F-
Enlace covalente ¨ Un par de electrones es compartido por dos átomos. ¨ Si ambos átomos tienen igual electronegatividad: enlace covalente puro o no polar ¨ Si un átomo es más electronegativo: enlace covalente polar ¨ Compuestos con este tipo de enlace forman moléculas.
Estructuras de Lewis ¨ Representación escrita de una molécula utilizando los símbolos químicos de los elementos y puntos para representar electrones. ¨ Se representan solamente los electrones en la capa de valencia de cada elemento que forma el compuesto. ¨ Los electrones siendo compartidos se representan con puntos o una línea.
Estructuras de Lewis ¨ Regla del octeto – Contabilizar la cantidad total de electrones – – disponibles. Determinar la cantidad total de electrones que debe contener cada átomo para cumplir con la regla del octeto. Determinar cuál será el átomo central de la estructura Dibujar los puntos (representan electrones) de manera que los átomos cumplan con 8 electrones cada uno (hay excepciones: H solo tendrá 2 electrones) Considerar si hay estructuras resonantes.
Procedimiento para dibujar estructura de H 2 O: Familia a la que pertenece cada elemento (e- en capa de valencia) H 1 O 6 Total 8 Electrones totales par cumplir con regla del octeto 2 2 8 12 Total de electrones a ser compartidos 12 – 8 = 4 Total de enlaces en la molécula 4 / 2 = 2 enlaces
Vamos a hacer ejemplos…
Cargas Formales ¨ Para calcular la carga formal de cada átomo en la estructura de Lewis: ¨ CF= # familia – [electrones formando enlace + electroness no
Estructuras de resonancia • Cuando una molécula no puede ser representada por una sola estructura, se dibujan varias, que combinadas representen los datos experimentales.
HIBRIDACIÓN DE ORBITALES ATÓMICOS
¨ Para poder explicar las observaciones experimentales sobre el largo de enlace la naturaleza de los enlaces, se desarrolló la teoría de hibridación de orbitales atómicos. ¨ Es un concepto hipotético en el que se combinan orbitales diferentes para producir orbitales que puedan formar enlaces covalentes tipo σ (sigma).
Visualización de los orbitales en un átomo
Enlaces sigma (σ): Tres posibles combinaciones 1) Dos orbitales s 2) Un orbital s y un orbital p 3) Dos orbitales p
Enlaces π
Para carbono: Configuración electrónica del átomo de carbono
Estado excitado
orbital nuevo produce enlaces covalentes Estado excitado
Representación Pictórica
Ya somos expertos… Hagamos lo mismo para carbono formando Un enlace triple. Estado excitado
Representación Pictórica
Geometría de la molécula
Podemos predecir la geometría de la molécula a partir de la estructura de Lewis (Teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia) ¨ Contabilizar el total de pares de electrones rodeando al átomo central (enlaces múltiples cuentan como sencillos) ¨ Contabilizar cuántos de éstos son pares no enlazantes (pares solitarios)
Predicción de geometría Pares rodeando al átomo central Pares no enlazantes Geometría de la molécula Hibridación del átomo central 2 0 lineal sp 3 0 Trigonal plana sp 2 3 1 angular sp 2 4 0 tetrahedral sp 3 4 1 Trigonal piramidal sp 3
Predicción de geometría Pares rodeando al átomo central Pares no enlazantes Geometría de la molécula Hibridación del átomo central 4 2 angular sp 3 5 0 Trigonal bipiramidal sp 3 d 5 1 balancín sp 3 d 5 2 Forma de T sp 3 d 6 0 Octahedral sp 3 d 2 6 1 Cuadrada Piramidal sp 3 d 2 6 2 Cuadrada plana sp 3 d 2
Lineal
Trigonal plana
Tetraedral
Trigonal piramidal
Angular
Trigonal bipiramidal
Balancín o tetraedro distorsionado
Forma de T
Octaedral
Cuadrada piramidal
Cuadrada plana
Otro tipo de enlace ¨Enlace metálico ¨ Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades bajas y muy parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro de perder o ganar los electrones. La forma de cumplir la regla de octeto es mediante la compartición de electrones entre muchos átomos. Se crea una nube de electrones que es compartida por todos los núcleos de los átomos que ceden electrones al conjunto.
Determinación de polaridad de una molécula Criterios: ¨ Electronegatividad de los átomos que forman los enlaces ¨ Tipo de enlaces presentes ¨ Geometría de la molécula Separación de región relativamente más positiva (menor densidad electrónica) de la región relativamente negativa (mayor densidad electrónica)
Veamos ejemplos…
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