Universidad de Costa Rica

14a. Geometría molecular


Guía de experimentos de Química General

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Objetivos


Relacionar la fórmula y la estructura de Lewis de una sustancia con su estructura molecular.

Determinar la geometría de las moléculas, los ángulos de enlace, el tipo de hibridación del átomo central y la polaridad.

Dibujar su estructura.

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Introducción


La mayoría de los símbolos, fórmulas y ecuaciones químicas están escritas en dos dimensiones y sobre superficie planas. Sin embargo, las sustancias que representan existen en tres dimensiones en el espacio. Para entender muchos aspectos del comportamiento de las sustancias moleculares es necesario considerar cuál es la estructura o geometría de las moléculas.

Esta práctica intenta ayudar a relacionar las fórmulas de las sustancias con sus estructuras. Su habilidad para entender la unión y reactividad de varias sustancias se acrecentará si usted puede visualizar las moléculas en tres dimensiones, lo cual no es fácil. Por esta razón muchos químicos usan modelos para ver más fácilmente las relaciones tridimensionales. En este experimento se usará un programa de cómputo para revisar algunos conceptos geométricos e ilustrar varias relaciones estructurales.

Muchas estructuras importantes se identifican como sólidos poliédricos, tales como el octaedro, el tetraedro, el cubo o el dodecaedro. La descripción se usa por cuanto los átomos de la estructura ocupan posiciones que corresponden a los vértices y centro del poliedro. Una molécula tetraédrica (figura 14.1) tiene cuatro átomos conectados a un átomo central; cada uno de ellos ocupa una posición que corresponde a uno de los vértices del tetraedro. Similarmente, una molécula octaédrica posee átomos en posiciones que corresponde a los vértices del octaedro, como también en su centro, como lo muestra la figura 14.2. En la primera parte de este experimento se estudiarán algunas geometrías moleculares.

Figura 14.1: Molécula tetraédrica.

Figura 14.1. Molécula tetraédrica.

Figura 14.2: Molécula octaédrica.

Figura 14.2. Molécula octaédrica.

La geometría de una molécula depende, en gran parte, de la configuración electrónica de sus átomos. La aproximación más simple a la predicción de la forma de una molécula es la teoría del modelo RPECV (repulsión de pares de electrones de la capa de valencia). Esto requiere que se cuente el número de pares de electrones alrededor del átomo central.

Entonces, se usa la regla de que los dominios de electrones en el nivel de valencia alrededor de un átomo estarán lo más alejados uno del otro. Por lo tanto, el arreglo geométrico de los pares de electrones corresponde a un orbital lleno y puede predecir la geometría de los orbitales. Si no hay pares de electrones no enlazados sobre el átomo central, entonces la geometría molecular alrededor de ese átomo es la misma que la de los dominios de electrones. Si hay pares de electrones no enlazados, entonces la geometría molecular resulta diferente a la de los dominios de electrones. Solo las posiciones de los núcleos de los átomos se incluyen en la descripción de la geometría molecular.

En la primera parte de este experimento usted determinará la estructura de algunas moléculas y construirá modelos que las representen. Al final del experimento se examinarán algunos modelos que corresponden a moléculas de compuestos incógnita.

Procedimiento


Materiales

Modelos moleculares, hoja de respuestas

Equipo

Cronómetro.


En el laboratorio, el estudiante encontrará estaciones por mesa, deberá posicionarse en su espacio habitual y, cuando se le indique, abrirá el folder en donde encontrará la pregunta correspondiente. Tendrá tres minutos para responder a la pregunta en la hoja de respuestas que se le ha proporcionado, al cabo de los cuales se le indicará que pase a la siguiente estación. Al finalizar todo el ciclo se le darán tres minutos más para completar la información que le haga falta. Finalmente, entregará la hoja de respuestas al responsable del laboratorio. No olvide poner su nombre, número de carné y grupo de laboratorio.

Bibliografía


Chaverri, G. Química General. Manual de Laboratorio. San José: Editorial Universidad de Costa Rica, 1983.

Elaborado por Juan Pablo Ramírez y Mariela Araya.