Colegio Salesiano Don Bosco Física 1 Laboratorio de Física 1 Prof. Jacinto Pérez Buc 4to. Bachillerato Sección ”B”
Fecha de la Práctica: 27/01/2014 Fecha de Entrega: 04/02/2014
Integrantes Erick Leonel Caballeros Ruiz Carlos Mariano Cardona de la Rosa Jorge Alberto Cho Sánchez Werner Sebastián Coronado Salvatierra José Fernando Coyoy Batres Diego Andrés Cum Chávez José Emanuel De León Florián
Claves 8 9 10 11 12 13 14
GEOMETRIA MOLECULAR
SUMARIO El objetivo principal fue aprende sobre “La geometría molecular o estructura tridimensional de los átomos los átomos que constituyen molecular”, esta refiere a la disposición tridimensional una molécula. una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como son la reactividad, la reactividad, polaridad, polaridad, fase, fase, color, color, magnetismo, magnetismo, actividad biológica, biológica, etc. Actualmente, el principal modelo de geometría molecular es la Teoría la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TRePEV), empleada internacionalmente por su gran predictibilidad..
MARCO TEÓRICO La geometría molecular o estructura estructura molecular es la l a vista tridemensional de los l os atomas que están en una Molecula se puede determinar por 5 Tipos que son: Geometría lineal: Dos pares de electrones alrededor de un átomo central, localizados en lados opuestos y separados por un ángulo de 180 grados.
Geometría plana trigonal: Tres pares de electrones en torno a un átomo central,
separados por un ángulo de 120 grados.
Geometría tetraédrica: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central,
ubicados con una separación máxima equivalente a un ángulo de 109,5 grados.
Geometría pirámide trigonal: Cuatro pares de electrones en torno a un átomo
centra, uno de ellos no compartido, que se encuentran separados por un ángulo de 107 grados.
Geometría angular: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central,
con dos de ellos no compartidos, que se distancian en un ángulo de 104,5 grados. para reducir al mínimo los incidentes de los mecheros de Bunsen volcados.
CONTENIDO ¿Qué es la Geometria Molecular?
La geometría molecular o estructura molecular se refiere tridimensional de los átomos que constituyen una molécula.
a
la
disposición
Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como la reactividad, polaridad, fase, color ,magnetismo, actividad biológica, etc.
son
Actualmente, el principal modelo de geometría molecular es la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia empleada internacionalmente por su gran predictibilidad. Las geometrías moleculares se determinan mejor a temperaturas próximas al cero absoluto porque a temperaturas más altas las moléculas presentarán un movimiento rotacional considerable. La posición de cada átomo se determina por la naturaleza de los enlaces químicos con los que se conecta a sus átomos vecinos. Dado que el movimiento de los átomos en una molécula está determinado por la mecánica cuántica, uno debe definir el "movimiento" de una manera cuántica. El factor de Boltzmann: , Donde es la energía de excitación del modo vibracional, es la constante de Boltzmann y es la temperatura absoluta. A 298K (25 °C), unos valores típicos del factor de Boltzmann son: ΔE = 500 cm -1 --> 0.089; ΔE = 1000 cm -1 --> 0.008; ΔE = 1500 cm -1 --> 7 10-4. Esto es, si la energía de excitación es 500 cm -1, aproximadamente el 9% de las moléculas están térmicamente excitadas a temperatura ambiente. La menor energía vibracional de excitación es el modo de flexión (aproximadamente 1600 cm -1). En consecuencia, a temperatura ambiente menos del 0,07% de todas las moléculas de una cantidad dada de agua vibrarán más rápido que en el cero absoluto. Los átomos en las moléculas suelen estar unidos unos a otros con enlaces covalentes, que pueden ser simples, dobles o triples, donde un "enlace" es un par de electrones compartidos entre átomos vecinos. Otro método de unión entre átomos se denomina enlace iónico en el que intervienen cationes positivos y aniones negativos, sin que se formen moléculas sino redes iónicas.
Los isómeros son tipos de moléculas que comparten la misma fórmula química, pero que tienen diferentes geometrías, resultando en propiedades muy distintas:
Una sustancia "pura" está compuesta de sólo un tipo de isómero de una molécula (todas tienen la misma estructura geométrica). Los isómeros estructurales tienen la misma fórmula química, pero diferente ordenamiento físico, frecuentemente formando geometrías moleculares alternas con propiedades muy diferentes. Los átomos no están enlazados (conectados) en el mismo orden. Los isómeros funcionales son una clase especial de isómeros estructurales, donde ciertos grupos de átomos exhiben un tipo especial de comportamiento, como es un éter o un alcohol. La estereoisómeros pueden tener muchas propiedades físicoquímicas idénticas y, al mismo tiempo, actividad biológica muy diferente. Esto se debe a que poseen la quiralidad que es muy común en los sistemas vivientes. Una manifestación de esta quiralidad es su habilidad para hacer rotar la luz polarizada en direcciones diferentes. Protein folding, que concierne a la compleja geometría y diferentes isómeros que las proteínas pueden tener.
La geometría molecular se representa en una pirámide en la cual en la punta inicial hay una molécula de oxígeno con carga negativa, quedando en las otras dos puntas dos moléculas de hidrógeno con carga positiva, que son separadas por un ángulo de 104.5º; el enlace que une los hidrógenos con el oxígeno se llama enlace covalente, y también existe un enlace que une a otra pirámide idéntica a la anteriormente nombrada llamado enlace puente hidrógeno.
Geometría Molecular y sus efectos en la vida
La Geometría Molecular se refiere a la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Actualmente, el principal modelo de geometría molecular es la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TREPEV), Teoría de repulsión de pares de electrones de valencia: Es un modelo en química para predecir la forma de cada una de las moléculas basado en el grado de repulsión electrostática de los pares de electrones. En la vida la geometría molecular se determina mejor a las temperaturas próximas al cero absoluto porque las temperaturas más altas las moléculas presentan un movimiento rotacional considerable. o
¿Cómo se puede saber la geometría de una molécula?
Uno de los métodos para predecir la geometría molecular aproximada, está basada en la repulsión electrónica de la órbita atómica más externa, es decir, los pares de electrones de valencia alrededor de un átomo central se separan a la mayor distancia posible para minimizar las fuerzas de repulsión. Estas repulsiones determinan el arreglo de los orbitales, y estos, a su vez, determinan la geometría molecular, que puede ser lineal, trigonal, tetraédrica, angular y pirámide trigonal.
Geometría lineal: Dos pares de electrones alrededor de un átomo central,
localizados en lados opuestos y separados por un ángulo de 180 grados.
Geometría plana trigonal: Tres pares de electrones en torno a un átomo central,
separados por un ángulo de 120 grados.
Geometría tetraédrica: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central,
ubicados con una separación máxima equivalente a un ángulo de 109,5 grados.
Geometría pirámide trigonal: Cuatro pares de electrones en torno a un átomo
centra, uno de ellos no compartido, que se encuentran separados por un ángulo de 107 grados.
Geometría angular: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central,
con dos de ellos no compartidos, que se distancian en un ángulo de 104,5 grados. Los científicos con el tiempo iban descubriendo que con la estructura de Lewis no se mostraba la forma que tenía cada enlace, y comprobaron que cada enlace tiene diferente longitud y un ángulo entre ellos que hace que varíe su forma en la estructura del compuesto, dando lugar a la geometría molecular. Si una molécula tiene varios enlaces polares, pueden compensarse sus separaciones de cargas (sus momentos dipolares de enlace), según sea la geometría de la molécula.
En 1916 Gilbert Newton Lewis propuso que el enlace covalente entre átomos se produce por compartición de pares de electrones, mecanismo por el que cada uno individualmente podría alcanzar ocho electrones en su capa más externa. El fundamento de este principio hay que buscarlo en la denominada regla del octeto, consecuencia del desarrollo del modelo de Bohr y del descubrimiento de los gases nobles, sustancias de notable inercia química y ocho electrones en su capa de valencia. La estabilidad de estos compuestos se explica porque completan 8 electrones en su capa más externa, decir, se cumple la regla del octeto. En otro aspecto de su teoría, Lewis propuso una definición más general para ácidos y bases.
o
PASOS A SEGUIR PARA CONSTRUIR ESTRUCTURAS ELECTRÓNICAS DE LEWIS
1.- Sumar el número de electrones de la capa de valencia que aporta cada átomo en la molécula. Si es un ión, considerar su carga (positiva implicará menos electrones, negativa implica más electrones)
2.- Saber cómo están enlazados los átomos. Tener en cuenta que CASI SIEMPRE el átomo central es el menos electronegativo. Conectar los átomos con un par de electrones.
3.- Obligar a los átomos que no son el central a cumplir la regla del octeto, un asignando a cada átomo no central pares de electrones.
4.- Contar el número de electrones y ver si coincide con el número de electrones total calculado en el apartado nº 1. Si no coincide, añadir los electrones que faltan al átomo central. Calcular las C.F. en cada átomo de la molécula:
C.F. = nº e – de valencia del átomo – (nº pares de enlace / 2) – nº e – de pares solitarios
5.- Puede suceder: a) Que el átomo central cumpla la regla del octeto. b) Que el átomo central tenga menos de 8 electrones: convertir pares libres de los átomos no centrales en pares de enlace hasta que el central cumpla la regla del octeto. Si hay varias posibilidades, construir el híbrido de resonancia (ver ejemplo del NO3
c) Que el átomo central tenga más de 8 electrones: ver si es un elemento que puede dar expansión del octeto o hipervalencia. 3 Para ello, debe pertenecer como mínimo al tercer periodo (ver ejemplo de PF5). d) Que el átomo central cumpla la regla del octeto pero haya muchas cargas formales (C.F.): Si el elemento es, como mínimo, del tercer periodo, se expande el octeto si de este modo se disminuye el número de cargas formales (ver ejemplo del SO42-).
6.- Siempre que haya varias posibilidades, contribuirán más aquellas que: - Tengan cargas formales más pequeñas (0, +1, -1). - Coloquen las cargas formales negativas sobre los átomos más electronegativos
7.- Calcular los estados de oxidación en cada átomo de la molécula. Nos permite comprobar que hemos hecho bien el reparto de los electrones en cada uno de los átomos. El número de electrones de enlace se cuenta considerando que el elemento más electronegativo se queda con el par de electrones de enlace:
E.O. = nº e – de valencia del átomo – nº electrones de enlace – nº e – de pares solitarios
La presión atmosférica:
Es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. DETERMINACION DE LA GEOMETRIA MOLECULAR; Las geometrías moleculares se determinan mejor a temperaturas próximas al cero absoluto porque a temperaturas más altas las moléculas presentarán un movimiento rotacional considerable. En el estado sólido la geometría molecular puede ser medida por Difracción de rayos X. Las geometrías se pueden calcular por procedimientos mecánico cuánticos ab initio o por métodos semiempíricos de modelamiento molecular. La posición de cada átomo se determina por la naturaleza de los enlaces químicos con los que se conecta a sus átomos vecinos. La geometría molecular puede describirse por las posiciones de estos átomos en el espacio, mencionando la longitud de enlace de dos átomos unidos, ángulo de enlace de tres átomos conectados y ángulo de torsión de tres enlaces consecutivos.
Los alcanos son hidrocarburos, es decir, que tienen solo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es C nH2n+2 y para cicloalcanos es CnH2n. También reciben el nombre de hidrocarburos saturados.
Los alcanos son compuestos formados solo por átomos de carbono e hidrocarburos no presentan funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el carbonilo (-CO), carboxilo (-COOH), amida (-CON=), etc. La relación C/H es de CnH2n+2 siendo n el número de átomos de carbono de la molécula, (como se verá después esto es válido para alcanos de cadena lineal y cadena ramificada pero no para alcanos cíclicos)
CONCLUSIONES 1. La Geometría molecular o estructura molecular es la disposición tri-dimensional de los átomos que constituyen una molécula. Es importante por que determina muchas de las propiedades de las moléculas, como son la reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad farmacológica, toxicologica, biológica, etc. 2. Las geometrías moleculares se determinan mejor a temperaturas próximas al cero absoluto porque a temperaturas más altas las moléculas presentarán un movimiento rotacional considerable. En el estado sólido la geometría molecular puede ser medida por Difracción de rayos X. Las geometrías se pueden calcular por procedimientos mecánico cuánticos ab initio o por métodos semiempíricos de modelamiento molecular. Las moléculas grandes a menudo existen en múltiples conformaciones estables que difieren en su geometría molecular y están separadas por barreras altas en la superficie de energía potencial.
BIBLIOGRAFIA Chemistry Experimental Foundations
Edicion Original en lengua inglesa. Editorial Reverté S.A. Pag 463 , 470.
Egrafia IIQuimica
Quimica- Geometria Molecular http://iiquimica.blogspot.com/2006/04/geometra-molecular.html Wikipedia
Determinacion de la Geometria Molecular http://es.wikipedia.org/wiki/Geometr%C3%ADa_molecular.html
