10.3: Prediciendo la Geometría Molecular

La Teoría de RPECV para la Determinación de las Geometrías Electrónicas

El siguiente procedimiento utiliza la teoría de RPECV para determinar las geometrías electrónicas y las estructuras moleculares:

1. Escriba la estructura de Lewis de la molécula o el ion poliatómico.
2. Cuente el número de grupos de electrones (pares y enlaces solitarios) alrededor del átomo central. Un enlace sencillo, doble o triple cuenta como una región de densidad electrónica.
3. Identifique la geometría electrónica basándose en el número de grupos de electrones: Lineal, trigonal plana, tetraédrica, trigonal bipiramidal u octaédrica (como se muestra en la Figura 1, primera columna).
4. Utilice el número de pares solitarios para determinar la estructura molecular. Si es posible más de un arreglo de pares solitarios y enlaces químicos, elija el que minimice las repulsiones, recordando que los pares solitarios ocupan más espacio que los enlaces múltiples, que a la vez ocupan más espacio que los enlaces sencillos. En los arreglos bipiramidales trigonales, la repulsión es minimizada cuando cada par solitario está en una posición ecuatorial. En un arreglo octaédrico con dos pares solitarios, la repulsión se minimiza cuando los pares solitarios están en lados opuestos del átomo central.

Las estructuras moleculares son idénticas a las geometrías electrónicas cuando no hay pares solitarios presentes. Para un número determinado de pares de electrones, las estructuras moleculares de uno o más pares solitarios se determinan en función de las modificaciones de la geometría electrónica correspondiente.

Predicción de estructuras moleculares mediante la teoría de RPECV 

Los siguientes ejemplos ilustran el uso de la teoría de RPECV para predecir las estructuras moleculares. 

Veamos cómo determinar la geometría electrónica y la estructura molecular del CO₂ y del BCl₃.

Escribimos la estructura de Lewis del CO₂ como:

Esto nos muestra dos enlaces dobles alrededor del átomo de carbono—cada enlace doble cuenta como un grupo de electrones, y no hay pares solitarios en el átomo de carbono. Usando la teoría de RPECV, predecimos que los dos grupos de electrones se organizan en lados opuestos del átomo central con un ángulo de enlace de 180°. La geometría electrónica y la estructura molecular son idénticas y las moléculas de CO₂ son lineales.

Para predecir la geometría electrónica y la estructura molecular de una molécula de TeCl₄, el primer paso es escribir la estructura de Lewis del TeCl₄. Indica cinco grupos de electrones alrededor del átomo de Te: Un par solitario y cuatro pares de enlace:

Esperamos que estos cinco grupos de electrones adopten una geometría electrónica bipiramidal trigonal. Para minimizar las repulsiones de par solitario, el par solitario ocupa una de las posiciones ecuatoriales. La estructura molecular es la de un balancín.

Este texto ha sido adaptado deOpenstax, Química 2e, Sección 7.6: Estructura Molecular y Polaridad.

La teoría RPECV ayuda a determinar geometrías de pares de electrones y geometrías moleculares. Se utiliza una serie de pasos para predecir la geometría y los ángulos del enlace de las moléculas, como tricloruro de fósforo. El primer paso es dibujar la estructura de Lewis de la molécula.

Luego, se cuenta el número total de grupos de electrones en el átomo central. Alrededor del fósforo, hay cuatro grupos de electrones, tres pares de unión y un par solitario. Ahora se determina la geometría del par de electrones.

La geometría del par de electrones es tetraédrica. Sin embargo, debido a la pareja solitaria, la geometría molecular es piramidal trigonal. El par solitario reduce el ángulo de enlace a menos de 109, 5 grados.

Se utiliza el mismo protocolo para predecir la geometría del par de electrones y la estructura molecular del dióxido de carbono. La estructura de Lewis del dióxido de carbono muestra los dos grupos de electrones alrededor del átomo de carbono, ya que cada doble enlace cuenta como un grupo de electrones. Los grupos de dos electrones se orientan en lados opuestos del átomo de carbono central con un ángulo de enlace de 180 grados.

El par de electrones y las geometrías moleculares son idénticos porque no hay pares solitarios en el átomo central y las moléculas de dióxido de carbono son lineales. La estructura de Lewis del tetracloruro de telurio tiene cinco grupos de electrones alrededor del átomo de telurio:cuatro pares de enlace y un par solitario. Los grupos de electrones tienen una geometría bipiramidal trigonal.

El par solitario ocupa una de las posiciones ecuatoriales y la molécula tiene forma de balancín. Estos pasos se pueden usar nuevamente para determinar la geometría del par de electrones y la estructura molecular del anión tetracloruro de yodo. La estructura de Lewis tiene seis grupos de electrones alrededor del átomo de yodo, cuatro pares de enlaces y dos pares solitarios.

Los grupos de electrones tienen una disposición octaédrica. Los pares de unión permanecen en un plano y los pares solitarios se colocan a ambos lados de este plano, minimizando la repulsión. La geometría molecular es cuadrada plana.