10. Enlace Químico II. Raymond Chang

(1)

Enlace químico II:

geometrí

geometría molecular

a molecular e hibridación

e hibridación

de orbitales atómicos

Capítulo 10

(2)

(3)

Enlace de un derivado Buckyball con el sitio

de la Proteasa VIH

(4)

Modelo de la repulsión de los pares de electrones de Modelo de la repulsión de los pares de electrones de

la capa de valencia (RPECV): la capa de valencia (RPECV):

$rediga la geometría de la mol(cula de las repulsiones $rediga la geometría de la mol(cula de las repulsiones

electrost)ticas entre los pares de electrones *enlace y no enlace+# electrost)ticas entre los pares de electrones *enlace y no enlace+#

,- ,-_.. .. '' Clase Clase / de )tomos / de )tomos enla0ados al enla0ados al )tomo central )tomo central / de pares / de pares libres en libres en )tomo )tomo central central 1istribución de 1istribución de pares de pares de electrones electrones Geometría Geometría molecular molecular lineal

lineal lineallineal

B

(5)

Cl

Cl -e-e ClCl

. )tomos enla0ados al )tomo central

Cloruro de berilio

(6)

,- ,-_.. _.. _'' lliinneeaall lliinneeaall Clase Clase / de )tomos / de )tomos enla0ados al enla0ados al )tomo central )tomo central / de pares / de pares libres en libres en )tomo )tomo central central 1istribución de 1istribución de pares de pares de electrones electrones Geometría Geometría molecular molecular

2$EC3

,- ,-₄₄ 44 '' trigonal trigonal plana plana trigonal trigonal plana plana

(7)

Trifluoruro de boro

(8)

,-_. . ' linear linear Clase / de )tomos enla0ados al )tomo central / de pares libres en )tomo central 1istribución de pares de electrones Geometría molecular

2$EC3

,-₄ 4 ' trigonal_plana trigonal_plana

(9)

Metano

(10)

,-_. _. _' _lineal _lineal Clase / de )tomos enla0ados al )tomo central / de pares libres en )tomo central 1istribución de pares de electrones Geometría molecular

2$EC3

,-₄ 4 ' trigonal plana trigonal plana ,-₅ 5 ' tetra(drica tetra(drica

(11)

Pentacloruro de fósforo

Bipiramidal trional

(12)

,-_. . ' lineal lineal Clase / de )tomos enla0ados al )tomo central / de pares libres en )tomo central 1istribución de pares de electrones Geometría molecular

2$EC3

,-₄ 4 ' trigonal plana trigonal plana ,-₅ 5 ' tetra(drica tetra(drica ,-₆ 6 ' bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal ,-₇ 7 ' octa(drica octa(drica

(13)

He!afluoruro de a"ufre

(14)

$ar enla0ante contra 2epulsión par enla0ante pares libres contra

repulsión

$ares libres contra 2epulsión par enla0ante

(15)

Clase / de )tomos enla0ados al )tomo central / de pares libres en )tomo central 1istribución de pares de electrones Geometría molecular

2$EC3

,-₄ 4 ' trigonal plana trigonal plana ,-_.E . & trigonal_plana angular

(16)

2$EC3

,-₄E 4 & ,-₅ 5 ' tetra(drica tetra(drica tetra(drica piramidal_trigonal

(17)

2$EC3

,-₅ 5 ' tetra(drica tetra(drica ,-₄E 4 & tetra(drica piramidal

trigonal ,-_.E_. . . tetra(drica angular

! 9

(18)

2$EC3

,-₆ 6 ' bipiramidal_trigonal bipiramidal_trigonal

,-₅E 5 & _bipiramidal trigonal

tetraedro distorcionado

(19)

2$EC3

,-₆ ₆ ' bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal ,-₅E 5 & bipiramidal trigonal tetraedro distorciona do ,-₄E_. 4 _. bipiramidal trigonal %orma  T Cl   

(20)

2$EC3

,-₆ 6 ' bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal ,-₅E 5 & bipiramidal trigonal tetraedro distorciona do ,-₄E_. 4 . bipiramidal trigonal %orma  T ,-_.E₄ . 4 bipiramidal_trigonal lineal

I I I

(21)

2$EC3

,-₇ 7 ' octa(drica octa(drica ,-₆E 6 & octa(drica piramidal

cuadrada -r     

(22)

2$EC3

,-₇ 7 ' octa(drica octa(drica ,-₆E 6 & octa(drica piramidal

cuadrada ,-₅E_. 5 . octa(drica cuadrada plana ;e    

(23)

Cómo predecir la eometr$a molecular

&# 1ibu<e la estructura de =ewis para la mol(cula# .# Cuente el n>mero de pares libres en el )tomo

central y n>mero de )tomos enla0ados al )tomo central#

4# ?se 2$EC3 para predecir la geometría de la mol(cula#

@Cu)les son las geometrías moleculares de A9_. y A₅B

A 9 9 ,-_.E angular A     ,-₅E tetraedro distorcionado

(24)

Momentos dipolares y mol(culas polares

! 

2egión rica del electrón 2egión pobre del

electrón

δ+ δ−

µ

 D  r

D es la carga

r es la distancia entre las cargas & 1  4#47  &'4' C m

(25)

(26)

Momentos de enlace y momentos dipolares resultantes

Momento dipolar resultante % &'() *

Momento dipolar resultante % +',( *

(27)

@Cu)l de las mol(culas siguientes tiene un momento dipolarB !_.9" C9_." A9_." y C!₅ 9 ! ! momento dipolar mol(cula dipolar A 9 9 C 9 9 momento no dipolar mol(cula no dipolar momento dipolar mol(cula dipolar C ! ! ! ! Momento no dipolar Mol(cula no dipolar

(28)

Tabla &+'-

Momentos dipolares de alunas

moléculas polares

Molécula .eometr$a Momento dipolar /*0

1ineal 1ineal 1ineal 2nular 2nular Piramidal 2nular

(29)

1ipolos *mol(culas polares+ y microondas

*irección de onda *irección de onda *irección de onda *irección de onda C a m p o e l é c t r i c o d e l a m i c r o o n d a C a m p o e l é c t r i c o d e l a m i c r o o n d a

(30)

Enlace de energía de disociación =ongitud de enlace

!

_.



_. 547#5 FHmole &6'#7 FHmole 5 pm &5. pm

Teoría del enlace Jalencia: los enlaces se %orman

por apareamiento de e



por solapamiento de

orbitales atómicos#

Traslape 1e . &s

. .p

Cómo hace la teoría de =ewis para eplicar los enlaces e !_. y _.B

,pareamiento de dos electrones entre

los dos )tomos#

(31)

Cambios en la ener$a potencial de dos 3tomos H

*istancia de separación E n e r  $ a p o t e n c i a l

(32)

Cambio en la densidad

del electrón a medida

que dos )tomos de

hidrógeno se acercan

uno al otro#

(33)

Teoría del enlace Jalencia y K!

₄

K L &s

.

.s

.

.p

4

4 ! L &s

&

Ai los enlaces %orman el traslape de orbitales 4 .p en el nitrógeno con el orbital &s en cada )tomo de hidrógeno" @cu)l sería la geometría molecular de K!₄B

Ai usa los orbitales 4 .p predice '' !K! el )ngulo real de enlace es &'#4'

(34)

Hibridación4 me0cla de dos o m)s orbitales atómicos

para %ormar un nueJo con<unto de orbitales híbridos

'

&# Me0clar por lo menos dos orbitales atómicos no

equiJalentes *por e<emplo s y p+# =os orbitales

híbridos tienen %orma muy di%erente de los orbitales

atómicos originales#

.# El n>mero de orbitales híbridos es igual al n>mero

de orbitales atómicos puros usados en el proceso

de hibridación#

4# =os enlaces coJalentes se %orman por:

a# Aolapamiento de orbitales híbridos con orbitales

atómicos

(35)

!ibridación

(36)

(37)

$rediga el )ngulo correcto del enlace

7tomo

N

con 6ibridación

sp

3

en el 8H

(38)

(39)

(40)

/ de pares libres N / de )tomos enla0ados !ibridación E<emplos . 4 5 6 7 sp sp. sp4 sp4d sp4d. -eCl_. -₄ C!₅" K!₄" !_.9 $Cl₆ A₇ @Cómo predigo la hibridación del )tomo centralB

Cuente el n>mero de pares libres y el n>mero de )tomos enla0ados al )tomo central

(41)

Hibridación

sp

2

de un 3tomo de carbono

Estado fundamental $romoción de electrón Estado 6ibridi"ado sp2 _ orbitales sp2

(42)

El orbital

2p

_!

es perpendicular al plano

(43)

enlace Aigma * +: la densidad del electrón entre los dos

enlace $i *π+: la densidad del electrón sobre y deba<o del plano

del n>cleo del enlace de )tomos

(44)

5ormación del enlace Pi en la molécula de

etileno

(45)

Hibridación

sp

de un 3tomo de carbono

Estado fundamental $romoción de electrón Estado 6ibridi"ado sp orbitales sp

(46)

(47)

Enlaces sigma *

σ

+ y $i *

π

+

Enlace sencillo

& enlace sigma

Enlace doble

& enlace sigma y & enlace pi

Enlace triple

& enlace sigma y . enlaces pi

@Cu)ntos enlaces σ y π est)n en la mol(cula de

)cido ac(tico * Jinagre+ C!₄C99!B

C ! ! C ! 9 9 ! σ enlaces  7N &   π enlaces  &

(48)

Teoría del orbital molecular: los enlaces se %orman

de la interacción de orbitales atómicos para %ormar

orbitales moleculares#

9 9

e 1esapareados

1ebería ser diamagn(tica

(49)

KiJeles de energía de orbitales moleculares de

enlace y antienlace en el hidrógeno *!

_.

+#

?n enlace "olecular or#ital tiene m)s ba<a energía y mayor

estabilidad que los orbitales atómicos del cual %ue %ormado# ?n antienlace "olecular or#ital tiene energía m)s alta y

m)s ba<a estabilidad que los orbitales atómicos del cual %ue %ormado#

(50)

Interferencia constructiva

e interferencia destructiva

de dos ondas de

la misma lonitud

de onda y

amplitud

#nda & #nda ,

#nda , #nda ,

(51)

*os posibles interacciones entre dos orbitales

p

e9uivalentes y los orbitales moleculares

correspondientes

Mol(cula Mol(cula Otomo Otomo Otomo Otomo E n e r g í a E n e r g í a Interacción destructiJa Interacción destructiJa Interacción constructiJa Interacción constructiJa 9rbital molecular sigma de antienlace 9rbital molecular sigma de enlace 9rbital molecular $i de antienlace 9rbital molecular $i de enlace

(52)

:eundo periodo de moléculas diatómicas

6omonucleares 1i

_,

; Be

_,

; B

_,

; C

_,

; y 8

_, Molécula 7tomo 7tomo E n e r g í a

(53)

Confiuraciones de orbitales moleculares /#M0

&# El n>mero de orbitales moleculares *9M+ %ormado siempre es igual al n>mero de orbitales atómicos combinados#

.# Cuanto m)s estable es el 9M de enlace" menos estable ser) el 9M de antienlace correspondiente#

4# El llenado de los 9M procede de menor a mayor energía # 5# Cada 9M puede aceptar a dos electrones #

6# ?se la regla de !und cuando se agregan los electrones a los 9M de la misma energía #

7# El n>mero de electrones en los 9M es igual a la suma de todos los electrones en los )tomos enla0ados #

(54)

orden de enlace  & . n>mero de electrones en los 9ms de enlace n>mero de electrones en los 9M de antienlace

*



+

orden de enlace P & P ' E n e r g í a

(55)

Tabla &+'< Propiedades de moléculas diatómicas 6omonucleares de elementos del seundo periodo=

*iamanética Paramanética *iamanética *iamanética Paramanética *iamanética #rden de enlace

1onitud de enlace /pm0 Ener$a de enlace

k>?mol

Propiedades manéticas

(56)

1os or#itales "oleculares deslocali!ados no est)n

con%inados entre dos )tomos enla0ados adyacentes" sino que en realidad se etienden sobre tres o m)s )tomos#