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Geometría molecular: modelo de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia, RPECV

Ya hemos descrito las estructuras de Lewis de algunas moléculas covalentes sencillas. Sin embargo, dichas estructuras de Lewis, aunque nos aportan información de cómo se enlazan los átomos, no nos aportan información de la distribución espacial de estos enlaces en el espacio, es decir, la geometría molecular. Así, por ejemplo, en vistas de la estructura de Lewis del amoníaco:

Estructura de Lewis del amoniaco

resulta imposible discernir si su geometría es trigonal plana, o de pirámide trigonal, o con enlaces que formen 90º entre sí… Es por este motivo que, para predecir la geometría de las moléculas covalentes, hacemos uso de dos modelos: el modelo del enlace de valencia, dentro del cual consideraremos la hibridación de orbitales atómicos, y el modelo de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia, abreviado con las siglas RPECV.

Este último, a pesar de la aparatosidad del nombre, es el más sencillo y el que vamos a explicar en este vídeo. El modelo de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia parte de una idea intuitiva y sencilla: dado que los electrones son cargas negativas y se repelen entre sí, la geometría de la especie química considerada será aquella que permita minimizar las repulsiones entre los pares electrónicos que se hallan en torno al átomo central, es decir, los electrones de la capa de valencia del átomo central. Estos pares electrónicos pueden ser tanto pares pertenecientes a un enlace químico con otro átomo (pares enlazantes) como pares libres (pares no enlazantes). Así, estos pares electrónicos en torno al átomo central se colocarán lo más separados posible para que la repulsión entre ellos sea mínima.

Cabe destacar, no obstante, que los pares no enlazantes causan mayores repulsiones a lo pares vecinos que los pares enlazantes, motivo por el cual algunas moléculas con pares libres en torno al átomo central, como el amoniaco o el agua, presentan ligeras variaciones en el ángulo de enlace esperado. Puesto que nos basamos en la capa de valencia del átomo central, el modelo RPECV es útil únicamente para la predicción de la geometría de moléculas covalentes sencillas, formadas por un átomo central enlazado a algunos átomos periféricos.

En función del número de pares de electrones (enlazantes o no enlazantes) en torno al átomo central, estos pares se dispondrán de la forma siguiente:

Disposición de los pares electrónicos según el número de pares

Geometría lineal de la molécula de cloruro de berilio

Geometría trigonal plana de la molécula de trifluoruro de boro

Geometría de bipirámide trigonal del pentacloruro de fósforo

Geometría octaédrica del hexafluoruro de azufre

No obstante, si las moléculas presentan pares libres, lo cual sucede principalmente (al menos en los ejemplos que consideraremos) en moléculas cuyo átomo central tiene 4 pares electrónicos, la disposición no coincide con la geometría molecular final. Así, el amoníaco, NH3, en el cual el nitrógeno tiene 4 pares de electrones de valencia, uno no enlazante y tres enlazantes, tendrá geometría de pirámide trigonal, a pesar de que los pares electrónicos se dispondrán de forma tetraédrica por ser 4; del mismo modo, en el caso del agua, el oxígeno tendrá en torno a sí 4 pares electrónicos, 2 enlazantes y 2 no enlazantes, que se dispondrán tetraédricamente, pero la geometría final de la molécula de agua será angular. Así, en la siguiente tabla se puede ver la geometría correspondiente para algunas moléculas con 4 pares electrónicos en torno al átomo central, en función de la relación existente entre pares enlazantes y pares no enlazantes:

Geometría de moléculas con cuatro pares electrónicos de valencia

Geometría tetraédrica de la molécula de silano, SiH4

Geometría de pirámide trigonal del amoniaco, NH3Geometría angular de la molécula de agua

Nota: las imágenes moleculares aquí representadas han sido realizadas haciendo uso del programa Gauss View 5.0

Category: Enlace Químico y Teoría de Enlace Químico.

Etiquetas: Enlace covalente y Geometría molecular e hibridación.

21 Comentarios

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Ya hemos descrito las estructuras de Lewis de algunas moléculas covalentes sencillas. Sin embargo, dichas estructuras de Lewis, aunque nos aportan información de cómo se enlazan los átomos, no nos aportan información de la di…..

    Bitacoras.com, 1 Año Antes Responder

  2. Hola!

    Tengo una duda :(

    Como seria la geometria y enlace de lewis de NO2?
    Si los enlazo con enlaces simples lles sobra 3 e-, si los enlazo con enlaces dobles me queda 1e- libre. Como se representaria ese electron libre?

    Muchas gracias!

    dg, 1 Año Antes Responder

    • Sí, en efecto es un poco más complicada que otras y, como bien has puesto, te queda un electrón libre. Además la otra duda que planteas, la de dónde colocar el electrón libre, también es lógica, precisamente porque puedes colocarlo sobre el nitrógeno o sobre el oxígeno. De hecho la estructura real no será ni la una ni la otra sino una intermedia, por lo que debemos plantear formas resonantes, como verás aquí:
      http://en.wikipedia.org/wiki/File:NO2-Schema-Lewis.png
      Cabe destacar que yo añadiría otra forma resonante más, y es la misma que la primera pero con el doble enlace nitrógeno-oxígeno en el otro oxígeno, en el primero.

      Un saludo :D

      Quimitube, 1 Año Antes Responder

      • uff! muchisimas gracias!

        dg, 1 Año Antes Responder

  3. ¿Como se llamaría con 2 pares enlazados y uno no enlazado?

    wilfred, 1 Año Antes Responder

    • Hola Wilfred, bienvenido :)

      Si tuvieses una molécula cuyo átomo central tiene 3 pares electrónicos, estos pares se colocarían en los vértices de un triángulo equilátero. Pero como uno de ellos sería un par libre y no se tiene en cuenta a la hora de definir la geometría molecular, entonces sería geometría angular, es decir, algo así <

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  4. De nada :)

    QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  5. Muchisimas gracias, me ha servido de gran ayuda este video ya que andaba estresada con que no entendía nada. Se entiende fenomenal, muchas gracias de nuevo.
    Un saludo.

    Clara Martínez, 1 Año Antes Responder

    • Hola Clara, me alegro mucho de que te haya servido y de que estés un poco menos estresada :) Si aún tienes dudas pregunta. Un saludo grande.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  6. Una pregunta, por ejemplo con el propano o el etano, que geometría tendrían?
    Gracias, un saludo.

    Teresa, 1 Año Antes Responder

    • Hola Teresa, en el caso del propano y el etano, como se trata de alcanos en los cuales todos los átomos de carbono formarán enlaces simples, tendrás hibridación sp3 como en el metano. Es decir, cada átomo de carbono presentará 4 orbitales híbridos sp3 orientados hacia los vértices de un tetraedro. Échale un vistazo a este vídeo donde aparece la geometría del etano (también la hallarás en la explicación escrita del vídeo, al pie):
      http://www.quimitube.com/videos/modelo-del-enlace-de-valencia-hibridacion-sp3-del-metano-y-el-etano/
      Un saludo,
      Carmen

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  7. Hola que tal, me alegro de que cuelgues este tipo de videos, muchas gracias.
    En lo que respecta a la estructura de Lewis del NO2 en la que pones un link de wikipedia, no me salen las cuentas ya que en la primera el oxígeno tiene carga efectiva positiva y en la segunda hay cuatro pares de electrones enlazantes cuando en el cálculo algebraico de electrones nos salen 3 pares enlazantes, ¿cómo es posible?
    Gracias denuevo

    Gonzalo, 1 Año Antes Responder

  8. He de decir que no estudié química en 2º de bach. pero que la he tenido que “soportar” en el primer curso de universidad. Pero gracias a algunos de estos vídeos (rédox, ácidos-bases, estructura atómica y enlaces) he conseguido sacar (en la recuperación) un 7.25. =). Lo mejor ( o peor según lo mires) es que has sido más útil que mi profesor.
    Y también añadir que la química ha sido una asignatura que he detestado bastante a lo largo del instituto pero la verdad es que tú la haces muy agradable y fácil. Sigue así.
    Un saludo. Y gracias.

    Miriam, 1 Año Antes Responder

    • ¡Hola Miriam! Qué bien, un 7,25 es una notaza :) Me entristece un poco que tu relación con la química haya sido mala hasta el momento, y me alegro de que al menos ahora haya mejorado un poquito, con que no la recuerdes con angustia o con tedio me conformo jeje. Gracias por dejar aquí este comentario, me da ánimos para continuar. Un abrazo.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  9. Aunque ya te haya agradecido alguna vez tu trabajo,cuando vuelves a entender otra cosa sin siquiera ver el vídeo,sólo leyendo con atención el texto y con los gráficos,(que supongo,también requiere su tiempo encontrar los adecuados)no está de más invertir un minuto en agradecer el trabajo que haces. Gracias.

    sara, 6 Mess Antes Responder

    • Gracias de nuevo, Sara, siempre es agradable recibir un comentario de los alumnos que encuentran utilidad en los contenidos. Hacer los gráficos lleva su tiempo pero es entretenido :) Un abrazo grande.

      QuimiTube, 6 Mess Antes Responder

  10. Muy buena explicación, excelente material. :)

    abraham, 3 Mess Antes Responder

  11. De verdad que tienes un talento incrible, te haces entender super bien no se como sabes tanta quimica la verdad la quimica para mi es horrible pero ayudas mucho gracias :D

    Alejandra, 3 Mess Antes Responder

    • Jajaja, espero que al final no te parezca tan horrible, si es muy bonita :) Me alegra mucho que te sirva, ánimo con tus estudios. ¡Un abrazo!

      QuimiTube, 3 Mess Antes Responder

  12. Hola! xD

    He venido a agradecer la labor que haces justo en este video porque esta fue una de las dos preguntas de teoría que me entraron en la PAU. Para mi la teoría me parecía un autentico horror y gracias a estos videos no solo la entendí sino que obtuve las herramientas para poder responder, razonar y justificar mi respuesta.

    El examen consta de 3 problemas (6 puntos máximo) y 2 preguntas de teoría (4 puntos máximo)… El año pasado tuve un 5.35, no estudié la teoría por lo que comentaba, que me parecía horrible y una verdadera perdida de tiempo. Este año que me presenté a subir nota necesitaba estudiar la teoría y gracias a tus videos entendí la teoría y obtuve las herramientas necesarias para poder razonar y justificar lo entendido. Pues bueno, he sacado un 9,3!!! Mil gracias, de verdad!!

    Trabajando es complicado dedicarle todo el tiempo que uno quiere al estudio y a parte muchas veces faltan las ganas de estar estudiando tochos de cosas que no entiendes, pero tu (con permiso del tuteo xD) me lo pusiste súper fácil, no he dudado en recomendarte! Y en la biblioteca donde estudiaba la gente muchas veces se quedaba mirando porque me veian durante horas viendo videos jajaj, en fin! Espero este año obtener la plaza en enfermería! Te estaré eternamente agradecida :)

    Mandy, 1 Mes Antes Responder


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