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Tema 3 2 Moléculas diatómicas

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Academic year: 2020

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(1)QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 1. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas diatómicas. N2. Cl2.

(2) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico 3.2.- Moléculas diatómicas. 2 Profesor: Rafael Aguado Bernal. * Huheey, J. E., Keiter, R. L., Keiter, E. A., “Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity”, 4ª Ed., Harper Collins, 1993. Capítulo 5. * Douglas, B.; McDaniel, D.; Alexander, J., “Concepts and Models of Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., John Wiley & Sons, 1994. Capítulo 4. * Douglas, B.; McDaniel, D.; Alexander. J., “ Problems for Concepts and Models of Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., John Wiley & Sons, 1994. Capítulo 4. * DeKock, R. L.; Gray, H. B., “Chemical Structure and Bonding”, University Science Books, 1989. Capítulo 4.. * Casabó i Gispert, J, “Estructura Atómica y Enlace Químico”, Reverté, 1999. Capítulo 10. * Atkins, P.; Overton, T.; Rourke, J.; Weller, M.; Armstrong, F., (Shriver-Atkins) “Inorganic Chemistry”, 4ª Ed., Oxford University Press, 2006. Traducción española de la 4ª Ed. “Química Inorgánica”, McGraw-Hill Interamericana, 2008. Capítulo 2. * Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G., “Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., Pearson Prentice Hall, 2008. Capítulo 2. Traducción española de la 2ª Ed. “Química Inorgánica”, Pearson Prentice Hall, 2006. Capítulo 1. * Lagowski, J. J., “Modern Inorganic Chemistry”, Marcel Dekker Inc, 1973. Traducción española: “Química Inorgánica Moderna”, Reverté, 1978. Capítulo 4 * Moeller, T., “Inorganic Chemistry. A Modern Introduction”, John Wiley & Sons, 1994. Traducción española: “Química Inorgánica”, Reverté, 1994. Capítulo 5..

(3) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 3. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares * Huheey, J. E., Keiter, R. L., Keiter, E. A., “Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity”, 4ª Ed., Harper Collins, 1993, pp 162. * Douglas, B.; McDaniel, D.; Alexander, J., “Concepts and Models of Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., John Wiley & Sons, 1994, pp 151. * DeKock, R. L.; Gray, H. B., “Chemical Structure and Bonding”, University Science Books, 1989, pp 228. * Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G., “Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., Pearson Prentice Hall, 2008, pp 33.. Dos orbitales atómicos se combinan par dar dos orbitales moleculares si cumplen simultáneamente la condición de energía y la condición de simetría.. 2s. g. 2p. u. “gerade” par / igual. *2s. *u. *2p. *g. “ungerade” impar / distinto.

(4) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 4. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares. 2s. 2s. g. *2s. *u. 2p. g. *2p. *u. 2p. u. *2p. *g. 2p. 2p.

(5) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 5. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares H2. Orden de enlace: N oe – OM – N oe – OM * O.E.  2. H2: 1s2 H2: g2. H2+: 1s1 H2+: g1. O.E. = 0,5. O.E. = 1. Diamagnética. Paramagnética de 1 electrón. Todos los electrones apareados: Diamagnético  Con electrones desapareados: Paramagnético de “n” e–. H2–: 1s2 *1s1 Paramagnética O.E. = 0,5 H2–: g2 *u1 de 1 electrón.

(6) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 6. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares He2. He2: 1s2 *1s2 He2: g2 *u2. O.E. = 0. ¿ ¿ ¿ Diamagnética ? ? ?. He2+: 1s2 *1s1 He2+: g2 *u1. O.E. = 0,5. Paramagnética de 1 electrón.

(7) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 7. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares Li2. Li2: 1s2 *1s2 2s2 Li2: g2 *u2 g2 Li2: KK 2s Li2: KK g2. 2. O.E. = 1. Diamagnética. HOMO: Highest-energy Occupied Molecular Orbital Orbital molecular ocupado de mayor contenido energético LUMO: Lowest-energy Unoccupied Molecular Orbital Orbital molecular desocupado de menor contenido energético.

(8) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 8. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares Li2. Li2: 1s2 *1s2 2s2 Li2: g2 *u2 g2 Li2: KK 2s Li2: KK g2. 2. O.E. = 1. Diamagnética. Para casa Diagrama de O.M. “Be2”.

(9) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 9. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares B2. Inversión. B2: KK 2s2 *2s2 (2px  2py)2 B2: KK g2 *u2 (u  u)2. O.E. = 1. Paramagnética de 2 electrones.

(10) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 10. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares C2. Inversión. C2: KK 2s2 *2s2 (2px  2py)4 C2: KK g2 *u2 (u  u)4 HOMO: (2px  2py) / (u  u). O.E. = 2. Diamagnética. LUMO: 2pz / g.

(11) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 11. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares C2. Inversión. Para casa Diagrama de O.M. “N2”.

(12) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 12. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares O2. O2: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)2 O2: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)2. O.E. = 2 Paramagnética de 2 electrones.

(13) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico 3.2.- Moléculas diatómicas. 13 Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares O2. O2 KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)1 O2+: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)1 +:. O.E. = 2,5 Paramagnética de 1 electrón.

(14) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico 3.2.- Moléculas diatómicas. 14 Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares O2. O2 KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)3 O2–: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)3 –:. O.E. = 1,5 Paramagnética de 1 electrón.

(15) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 15. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares O2. O22–: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)4 O22–: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)4. O.E. = 1 Diamagnética.

(16) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 16. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares O2. O2+: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)1 O2+: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)1. O.E. = 2,5. d = 1,12 Å. O2: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)2 O2: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)2. O.E. = 2. d = 1,21 Å. O2–: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)3 O2–: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)3. O.E. = 1,5. d = 1,26 Å. O22–: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)4 O22–: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)4. O.E. = 1. d = 1,49 Å. O.E.. O2+ > O2 > O2– > O22– 2,5 > 2 > 1,5 > 1. distancia. O2+ < O2 < O2– < O22–. fortaleza. O2+ > O2 > O2– > O22–. estabilidad. O2 = O22– > O2+ = O2–.

(17) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 17. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares. Cuestionarios. Cuestionarios. Diagrama de O.M. “F2”. Diagrama de O.M. “Ne2”.

(18) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico 3.2.- Moléculas diatómicas. Moléculas Diatómicas Homonucleares Inversión Fig - 37. 2s 2s. 2s. 2p. 2s. 2p. 2p 2p. Li: 200 kJ/mol. F: 2500 kJ/mol. Fig - 38. 18 Profesor: Rafael Aguado Bernal.

(19) Tema 3: Enlace Químico. QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. 3.2.- Moléculas diatómicas. Moléculas Diatómicas Homonucleares Inversión Fig - 37. *u. g *u. g. Regla de no cruzamiento /. Fig - 38. 19 Profesor: Rafael Aguado Bernal.

(20) Tema 3: Enlace Químico. QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. 20. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Homonucleares. Molécula Nº e– Li2 Na2 K2 Rb2 Cs2. 2 2 2 2 2. O.E.. d (pm). E (kJ/mol). 1 1 1 1 1. 267 308 392 -------. 104,6 62,38 49,57 45,18 43,51. 1s. 2s. 3s.

(21) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 21. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares * Huheey, J. E., Keiter, R. L., Keiter, E. A., “Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity”, 4ª Ed., Harper Collins, 1993, pp 167. * Douglas, B.; McDaniel, D.; Alexander, J., “Concepts and Models of Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., John Wiley & Sons, 1994, pp 161. * DeKock, R. L.; Gray, H. B., “Chemical Structure and Bonding”, University Science Books, 1989, pp 250. * Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G., “Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., Pearson Prentice Hall, 2008, pp 46.. En base al concepto de electronegatividad: E.N , atracción , Energía  Distorsión de la nube electrónica, asimetría. Molécula diatómica homonuclear. Molécula diatómica heteronuclear EN relativamente pequeña Se reduce la covalencia. Molécula diatómica heteronuclear EN muy grande Esencialmente iónico.

(22) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 22. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares 1s(H) Condición de simetría 2s(F) y 2pz(F). HF. 1s(H) Condición de energía 2px(F) , 2py(F) y 2pz(F) HF: K 2s2 spz2 2px2 2py2 O.E. = 1. Diamagnética. HF: K 2s2 spz2 2px2 2py2.  = c1·1 + c2·2. c1 = c2. H. H.  = cH·H + cF·F. cH < cF. F. H. * = cH·H + cF·F cH > cF. F. H. e– del Fluor e– sobre Fluor F––H+.

(23) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 23. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares LiH 1s(H) Condición de simetría 2s(Li) y 2pz(Li) 1s(H) Condición de energía 2s(Li), 2px(F) , 2py(F) y 2pz(F) LiH: K 2 O.E. = 1 Diamagnética. LiH: K spz2. H––Li+ e– sobre Hidruro.

(24) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 24. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares CO. Inversión. CO: KK 2s2 *2s2 (2px  2py)4 2pz2 CO: KK g2 *u2 (u  u)4 g2 O C O O O C+O–. O.E. = 3. Diamagnético. HOMO: 2pz2 / g2 LUMO: (*2px  *2py) / (*u  *u).

(25) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 25. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares NO. NO: KK 2s2 *2s2 2pz2 (2px  2py)4 (*2px  *2py)1 NO: KK g2 *u2 2pz2 (u  u)4 (*g  *g)1. O.E. = 2,5. Paramagnética de 1 electrón.

(26) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 26. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Moléculas Diatómicas Heteronucleares Considerando. Acabamos de estudiar. Con Inversión. CO. Sin Inversión. NO. CN. Con Inversión. CO. Sin Inversión. NO. Para casa. Para casa. Diagrama de O.M. “CN–” Comparación con “CN”. Diagrama de O.M. “NO+” Comparación con “NO”.

(27) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 27. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Ver tablas de Electronegatividades - http://www.chm.davidson.edu/ronutt/che115/electroneg.htm. Electronegatividad. * Huheey, J. E., Keiter, R. L., Keiter, E. A., “Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity”, 4ª Ed., Harper Collins, 1993, pp 182. * Douglas, B.; McDaniel, D.; Alexander, J., “Concepts and Models of Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., John Wiley & Sons, 1994, pp 82. * Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G., “Inorganic Chemistry”, 3ª Ed., Pearson Prentice Hall, 2008, pp 42.. Escala de Electronegatividades de Pauling La potencia de un átomo en una molécula para atraer hacia sí mismo el par de enlace. EN no es una propiedad del átomo aislado, sino del átomo en una molécula Cl2 F2. E = 242 kJ/mol E = 153 kJ/mol. ClF. E = 255 kJ/mol. Molécula AB – Hfo = 96,49 (A – B)2 Molécula ABn – Hfo = n·96,49 (A – B)2. Pauling sugirió que en las moléculas formadas a partir de átomos de diferentes electronegatividades se estabilizaban adicionalmente por la energía de resonancia asociada a la participación de las formas iónicas. AB = a·AB + b·A+B– + c·A–B+  = Electronegatividad. Escala de Electronegatividades de Allred-Rochow La fuerza de tipo electrostático ejercida por el núcleo sobre los electrones de valencia. Z *ee Z *e 2 F 2  2 r r. A – B.  Z *   3590 2  0,744 r  . r = radio covalente (pm).

(28) . QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 28. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Electronegatividad Escala de Electronegatividades de Mulliken-Jaffé Sugiere que la atracción de un átomo por los electrones sería función de su PI y su AE.. . PI v  AE v 2. PIv AEv del estado de valencia Be: 1s2 2s2. (hibridación “sp”) 1s2 2s1 2p1. 1s2 2s1 2p0 PI (2p) 1s2 2s0 2p1 PI (2s). PIv (sp). Electronegatividad expresada en electrón-voltios (1 ev = 1,602·10–19 J) PI  AE v  M  0,168 PIv  AE v –1,23  M  0,336   v – 0,615  2  Electronegatividad depende de la hibridación, de la participación de OA s. Los electrones “s” son más penetrantes y están más fuertemente atraídos,  . sp3 < sp2 < sp C–C < C=C < CC. % s , EN . E.N. C. sp3 2,48. sp2 2,75. sp 3,29. Tabulado 2,5. N. 3,68. 3,94. 4,67. 3,0.

(29) QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. Tema 3: Enlace Químico. 29. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Electronegatividad Escala de Electronegatividades de Mulliken-Jaffé Hibridación, electronegatividad y basicidad, estrechamente relacionados % s , EN , Basicidad . (sp3) Me3N: + H2O (sp2) C5H5N: + H2O (sp) Me–CN: + H2O. Me3NH+ + OH– C5H5NH+ + OH– no hay reacción. pkb ≈ 3-4 pkb = 8,8. kb ≈ 10–3 - 10–4 kb = 10–8,8.

(30) Tema 3: Enlace Químico. QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. 30. 3.2.- Moléculas diatómicas. Profesor: Rafael Aguado Bernal. Electronegatividad Escala de Electronegatividades de Mulliken-Jaffé. Huheey, J. E., Keiter, R. L., Keiter, E. A., “Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity”, 4ª Ed., Harper Collins, 1993,. Fig - 18. pp 41. E = q + q2. . dE    2q dq. E = a + b2. . E  a  2b . . Fig - 39. pp 184. /a = EN del átomo /b = coeficiente de carga, variación de EN con la carga.

(31) Tema 3: Enlace Químico. QUIMICA GENERAL Química Inorgánica. 3.2.- Moléculas diatómicas. Electronegatividad Electronegatividad de grupos. –CH3 –CCl3 –CF3. C sp3 Distintos sustituyentes, varían la electronegatividad del grupo en su conjunto. 31 Profesor: Rafael Aguado Bernal.

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