Geometría molecular

Modelo TRPECV

La TRPECV es un modelo sencillo pero muy útil que nos permite predecir la forma tridimensional (geometría molecular) de las moléculas a partir de su estructura de Lewis.

El fundamento de la teoría es simple: los pares de electrones de valencia alrededor de un átomo central se repelen entre sí y, por lo tanto, se orientan lo más lejos posible unos de otros para minimizar esta repulsión.

Los pasos para aplicarla y conocer la geometría son sencillos. Veámoslo con un ejemplo sencillo: amoniaco, NH3. 

1. Dibujar la estructura de Lewis. Esto nos permitirá conocer cuántas nubes electrónicas (pares de electrones enlazantes o no enlazantes) rodean al átomo central. 

2. Contar las regiones de densidad electrónica que rodean al átomo central: vemos que el nitrógeno está rodeado por cuatro nubes electrónicas: un par de electrones no enlazantes y tres enlaces simples con hidrógeno. Consideramos por igual los electrones enlazantes y los no enlazantes. 

3. Determinar la geometría electrónica. Es la disposición geométrica que adoptan las regiones de densidad para minimizar la repulsión. 

4. Determinar la geometría molecular. Es la disposición espacial de los átomos alrededor del átomo. Se determina considerando que los pares de electrones no enlazantes generan una repulsión un poco mayor que la de los enlaces, modificando un poco la estructura ideal. 

Para conocer el paso 3 y 4, debemos entender cuáles son las geometrías que adoptan las moléculas en el espacio. Para ello, tenemos esta tabla, simplificada, teniendo en cuenta las geometrías más habituales en bachillerato:

Vemos que el nitrógeno está rodeado de tres pares de electrones enlazantes y uno no enlazante. Así que su geometría electrónica es tetraédrica y su geometría molecular es piramidal trigonal, con un ángulo de enlace menor de 109.5 º. 

Ejercicios resueltos

1. Determina la geometría molecular del tetracloruro de carbono:

Solución

C: 1s2 2s2 2p2

Cl: 1s2 2s2 2p3 3s2 3p5

 

e- valencia = 4 + 4·7 = 32

e- octeto = 5·8 = 40

e- enlazantes = 40 – 32 = 8

e- no enlazantes = 32 – 8 = 24

El átomo central es el carbono (el menos electronegativo)

Hay 4 zonas de densidad electrónica alrededor del átomo central. Por tanto, la geometría electrónica es tetraédrica. El átomo central no tiene ningún par de electrones no enlazantes, así que la geometría molecular es igual a la electrónica: tetraédrica (AB4).

 

2. Determina la geometría molecular y electrónica del amoniaco (NH3).

Solución

N: 1s2 2s2 2p3

H: 1s1

 

e- valencia = 5 + 3·1 = 8

e- octeto = 8 + 3·2 = 14

e- enlazantes = 14 – 8 = 6

e- no enlazantes = 8 – 6 = 2

El átomo central es el nitrógeno (el menos electronegativo a excepción del hidrógeno)

Hay 4 zonas de densidad electrónica alrededor del átomo central. Por tanto, la geometría electrónica es tetraédrica. El átomo central tiene ningún par de electrones no enlazantes, así que la geometría molecular se desvía de la electrónica: es pirámide trigonal (AB3E).

 

3. Determina el ángulo de enlace del tetracloruro de carbono:

Solución

C: 1s2 2s2 2p2

Cl: 1s2 2s2 2p3 3s2 3p5

 

e- valencia = 4 + 4·7 = 32

e- octeto = 5·8 = 40

e- enlazantes = 40 – 32 = 8

e- no enlazantes = 32 – 8 = 24

El átomo central es el carbono (el menos electronegativo)

Hay 4 zonas de densidad electrónica alrededor del átomo central. Por tanto, la geometría electrónica es tetraédrica. El átomo central no tiene ningún par de electrones no enlazantes, así que la geometría molecular es igual a la electrónica: tetraédrica (AB4). Por tanto, su ángulo entre enlaces es de 109.5 º