Modelos Moleculares

Los modelos físicos que representan arquitecturas moleculares de compuestos químicos desempeñan un papel esencial en la comprensión de la química. El uso de modelos moleculares facilita la visualización de las estructuras y formas de los átomos y moléculas.

Modelo esquelético

Las representaciones bidimensionales más simples de compuestos químicos se logran usando modelos esqueléticos. La ilustración muestra sólo el marco molecular o los enlaces sin mostrar explícitamente los átomos. En esta representación, muchos de los átomos de carbono y de hidrógeno no se muestran explícitamente. Sin embargo, las posiciones de los átomos están implícitas en las uniones o extremos de los enlaces. Este modelo ayuda a representar estructuras químicas más grandes y complejas.

Modelo de barras y esferas

Los modelos de barras y esferas son modelos tridimensionales, donde los átomos se representan como bolas o esferas codificadas por colores, específicos para diferentes elementos. Los enlaces químicos que conectan los átomos son representados por barras y son más fáciles de visualizar. Al hacerlo, los tamaños de las esferas se hacen relativamente más pequeños, comprometiendo así la correlación proporcional con el tamaño atómico real. Sin embargo, el modelo de barras y esferas define los ángulos entre átomos, representando claramente la geometría molecular de estructuras simples a más complejas en comparación con otros modelos moleculares.

Modelo compacto

Los modelos de espacio lleno son más realistas, donde los átomos se escalan en tamaño para llenar el espacio entre sí. El tamaño y la posición de un átomo en este modelo están determinados por sus propiedades de unión y el radio de Van der Waals, o distancia de contacto. El radio de van der Waals describe cómo dos átomos pueden acercarse uno al otro cuando un enlace covalente no los vincula. Las esferas en este modelo ilustran el espacio relativo ocupado por cada átomo dentro de un compuesto, mientras que los ángulos entre átomos no son claramente visibles 

Diseñado primero por los químicos Robert Corey y Linus Pauling, y posteriormente mejorado por Walter Koltun, la convención de coloración CPK designa colores específicos a los átomos de cada elemento. Por ejemplo, según la convención CPK, todos los átomos de hidrógeno son de color blanco, los átomos de carbono son negros, los átomos de nitrógeno son azules, los átomos de oxígeno son rojos, los átomos de azufre son de color amarillo profundo y los átomos de fósforo son de color púrpura. Los metales alcalinotérreos están representados por el verde oscuro, y los metales alcalinos están indicados por el violeta.

Como un ejemplo, diferentes modelos moleculares del ácido acético (CH₃COOH) pueden ser representados de las siguientes maneras:

Modelo esquelético	Modelo de barra y esfera	Modelo compacto

Este texto está adaptado de: Openstax, Química 2e, Sección 2.4: Fórmulas Químicas.