Fundamentos de la Geometría Molecular y el Modelo RPECV

Geometría Molecular

La geometría molecular se define como la disposición tridimensional de los átomos que conforman una molécula. Esta disposición no es aleatoria, ya que la geometría de una molécula afecta directamente sus propiedades físicas y químicas, tales como:

• Punto de fusión
• Punto de ebullición
• Densidad
• Tipo de reacciones en las que puede participar

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

• La capa de valencia es la capa externa ocupada por electrones de un átomo; contiene los electrones que generalmente están involucrados en el enlace.
• En un enlace covalente, un par de electrones (a menudo llamado par enlazante) es el responsable de mantener dos átomos unidos.

El Modelo de Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (RPECV)

La geometría que finalmente adopta la molécula es aquella en la que la repulsión es mínima. Para estudiar la geometría molecular, utilizamos el modelo de la Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (RPECV), ya que explica la distribución geométrica de los pares electrónicos que rodean al átomo central en términos de la repulsión electrostática entre dichos pares.

Reglas Generales para la Aplicación del Modelo RPECV

• Al considerar la repulsión de los pares electrónicos, los dobles y los triples enlaces se pueden tratar como si fueran enlaces sencillos. Sin embargo, se debe observar que, en realidad, los enlaces múltiples son “mayores” que los enlaces sencillos.
• Si una molécula tiene dos o más estructuras resonantes, es posible aplicar el modelo RPECV a cualquiera de ellas. Por lo general, las cargas formales no se muestran en este esquema.

Tipos de Geometrías Moleculares

Moléculas Lineales

Para cualquier cantidad de pares de electrones que se encuentren rodeando el átomo central, existe un acomodo que aumenta estas distancias y reduce las repulsiones entre todos los pares de electrones, resultando en una disposición lineal.

Forma Plana Trigonal en Moléculas e Iones

Esta es una forma óptica relacionada con tres grupos de electrones alrededor de un átomo central. Un ejemplo de esta clase es el trifluoruro de boro (BF₃). El átomo central de boro está rodeado por tres pares de electrones de enlace que sirven para unir los tres átomos de flúor con el boro.

Moléculas Tetraédricas

Cuando cuatro grupos de electrones rodean un átomo central, la mejor distribución de los grupos es la figura tetraédrica, en la cual cada par de electrones determina un ángulo de un tetraedro regular. Esto significa que todos los ángulos de enlace son iguales y forman ángulos de 109.5°.

Casos Especiales del Tetraedro: Moléculas Acodadas y Piramidales

La figura tetraédrica presenta dos casos especiales importantes:

1. La figura curva (o acodada).
2. La figura piramidal.

Pautas para Determinar la Forma y el Ángulo de Enlace

Para determinar la forma y el ángulo de enlace de las moléculas o de los iones poliatómicos, podemos seguir las siguientes pautas:

1. Escribir la estructura de Lewis para la molécula.
2. Determinar la cantidad total de pares o grupos de electrones alrededor del átomo central.
3. Acomodar estos electrones alrededor del átomo central de manera que obedezca la ley de Coulomb, buscando una distancia máxima entre todos los pares de electrones.
4. Aplicar la relación de fuerzas de repulsión para proponer la estructura final de la molécula.