Captulo 1 Estructura
electrnica y enlaces covalentes
Los tomos tienen una estructura interna que consiste en dos o ms partculas subatmicas: protones, neutrones y electrones.
protn - carga positiva
masa= 1.673 x 10-27 kg
neutrn sin carga
masa= 1.675 x 10-27 kg
electrn - carga negativa
masa= 9.109 x 10-31 kg
Resumen de la teora atmica
La mayor parte de la masa de un tomo se concentra en el ncleo.
El ncleo contiene uno o ms protones cargados positivamente y uno o ms neutrones sin carga elctrica.
Resumen de la teora atmica
Uno o ms electrones cargados negativamente estn en movimiento constante en alguna parte fuera del ncleo.
El nmero de electrones es igual al nmero de protones; en conjunto el tomo no tiene carga elctrica.
Resumen de la teora atmica
La mayor parte de un tomo es espacio libre porque el volumen del ncleo y los electrones son extremadamente pequeos en comparacin con el volumen total del tomo.
Resumen de la teora atmica moderna
Resumen de la teora atmica moderna
Principio de incertidumbre de Heisenberg No es posible determinar ni la posicin ni la cantidad
de movimiento de un electrn.
Resumen de la teora atmica moderna
Principio de incertidumbre de Heisenberg No es posible determinar ni la posicin ni la cantidad
de movimiento de un electrn. Funcin de onda
Describe la energa de un electrn y la probabilidad de encontrar al electrn en una regin alrededor del ncleo.
Resumen de la teora atmica moderna
Principio de incertidumbre de Heisenberg No es posible determinar ni la posicin ni la cantidad
de movimiento de un electrn. Funcin de onda
Describe la energa de un electrn y la probabilidad de encontrar al electrn en una regin alrededor del ncleo.
Orbital atmico La distribucin de probabilidad alrededor de un ncleo
atmico (es decir, funcin de onda = orbital atmico).
Principio de incertidumbre de Heisenberg No es posible determinar ni la posicin ni la cantidad
de movimiento de un electrn. Funcin de onda
Describe la energa de un electrn y la probabilidad de encontrar al electrn en una regin alrededor del ncleo.
Orbital atmico La distribucin de probabilidad alrededor de un ncleo
atmico (es decir, funcin de onda = orbital atmico). Amplitudes magnitudes numricas Signos positivo o negativo Nodos los valores de la funcin de onda son
iguales a cero (dados por nmeros cunticos)
Resumen de la teora atmica moderna
Orbitales atmicosorbital s
orbitales p
Otros puntos importantesPrincipio de exclusin de Pauli
Dos electrones de un mismo tomo no pueden tener sus cuatro nmeros cunticos idnticos.
Cada orbital atmico puede albergar, a lo ms, dos electrones.
Otros puntos importantesPrincipio de exclusin de Pauli
Dos electrones de un mismo tomo no pueden tener sus cuatro nmeros cunticos idnticos.
Cada orbital atmico puede albergar, a lo ms, dos electrones.
Principio de Aufbau El orden de llenado de los orbitales atmicos, establece que
los electrones se van acomodando en stos, en orden ascendente de energa potencial.
Otros puntos importantesPrincipio de exclusin de Pauli
Dos electrones de un mismo tomo no pueden tener sus cuatro nmeros cunticos idnticos.
Cada orbital atmico puede albergar, a lo ms, dos electrones.
Principio de Aufbau El orden de llenado de los orbitales atmicos, establece que
los electrones se van acomodando en stos, en orden ascendente de energa potencial.
Orbitales degenerados Son orbitales que tienen la misma energa (por ejemplo, 2px,
2py, 2pz).
Otros puntos importantesPrincipio de exclusin de Pauli
Dos electrones de un mismo tomo no pueden tener sus cuatro nmeros cunticos idnticos.
Cada orbital atmico puede albergar, a lo ms, dos electrones.
Principio de Aufbau El orden de llenado de los orbitales atmicos, establece que
los electrones se van acomodando en stos, en orden ascendente de energa potencial.
Orbitales degenerados Son orbitales que tienen la misma energa (por ejemplo, 2px,
2py, 2pz).Regla de Hund
La configuracin electrnica con la multiplicidad ms alta (electrones sin aparear con espines paralelos) es ms estable.
CarbonoNmero atmico = 6
CarbonoNmero atmico = 6
OxgenoNmero atmico = 8
OxgenoNmero atmico = 8
Enlace qumico
Enlaces qumicos Fuerzas que mantienen juntos a los tomos en
los compuestos.
Enlace qumico
Enlaces qumicos Fuerzas que mantienen juntos a los tomos en
los compuestos. Electrones de valencia
Los electrones de la capa externa.
Enlace qumico
Enlaces qumicos Fuerzas que mantienen juntos a los tomos en
los compuestos. Electrones de valencia
Los electrones de la capa externa.Representaciones de Lewis o diagramas de puntos
de los tomos. Los puntos alrededor del smbolo qumico de
un tomo representan a los electrones de valencia.
Ejemplos
tomo Estructura electrnicaConfiguracinelectrnica
Estructura de Lewis
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewis
tomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
EjemplosEstructura electrnica
Configuracinelectrnica
Estructura de Lewistomo
Boro
Fsforo
El enlace inico
Transferencia de electrones de un tomo a otro.
Ejemplo: Cloruro de sodio
El enlace inico
La atraccin electrosttica entre dos iones de cargas opuestas.
El enlace covalente
Algunos tomos no transfieren electrones de un tomo a otro para formar iones.
El enlace covalente
Algunos tomos no transfieren electrones de un tomo a otro para formar iones.
En lugar de ello, forman un enlace qumico compartiendo un par de electrones entre ellos.
El enlace covalente
Algunos tomos no transfieren electrones de un tomo a otro para formar iones.
En lugar de ello, forman un enlace qumico compartiendo un par de electrones entre ellos.
Un enlace covalente consiste en un par de electrones compartido entre dos tomos.
Hidrgeno, H2
Fluoruro, F2
Fluoruro, F2
Fluoruro, F2
Nitrgeno, N2
Nitrgeno, N2
Nitrgeno, N2
Carbon Dioxide, CO2Dixido de carbono,
Nitrgeno, N2
Carbon Dioxide, CO2Dixido de carbono,
Electronegatividad
La electronegatividad es una medida de la tendencia de un tomo para atraer hacia s un par de electrones en un enlace.
Electronegatividad
La electronegatividad es una medida de la tendencia de un tomo para atraer hacia s un par de electrones en un enlace.
Las diferencias de electronegatividad en los tomos con un enlace covalente dan como resultado enlaces covalentes polares.
Enlaces covalentes polares
La polaridad de un enlace se determina por la diferencia en los valores de electronegatividad.
Enlaces covalentes polares
La polaridad de un enlace se determina por la diferencia en los valores de electronegatividad.
Si las electronegatividades son las mismas, el enlace es no polar y los electrones se comparten de manera equitativa.
Enlaces covalentes polares
La polaridad de un enlace se determina por la diferencia en los valores de electronegatividad.
Si las electronegatividades son las mismas, el enlace es no polar y los electrones se comparten de manera equitativa.
Si los tomos tienen electronegatividades muy diferentes, el enlace es muy polar.
Enlaces covalentes polares
F2
HF
Enlaces covalentes polares
F2
HF
Un enlace covalente no polar
Enlaces covalentes polares
F2
HFUn enlace covalente
polar
Un enlace covalente no polar
Molculas covalentes polaresUna molcula polar es una que es
elctricamente asimtrica, lo que ocasiona que tenga carga opuesta en dos puntos.
Molculas covalentes polaresUna molcula polar es una que es
elctricamente asimtrica, lo que ocasiona que tenga carga opuesta en dos puntos.
La molcula posee un dipolo molecular.
Molculas covalentes polares
Se debe tener cuidado al distinguir entre enlaces polares y molculas polares!!
Molculas covalentes polares
Se debe tener cuidado al distinguir entre enlaces polares y molculas polares!!
Dixido de carbono:
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos Encontrar el nmero total de electrones de valencia de
todos los tomos en la estructura.
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos Encontrar el nmero total de electrones de valencia de
todos los tomos en la estructura. Escribir la estructura de los tomos y unirlos
mediante enlaces covalentes sencillos (dos electrones).
Encontrar el nmero total de electrones de valencia de todos los tomos en la estructura.
Escribir la estructura de los tomos y unirlos mediante enlaces covalentes sencillos (dos electrones).
Enlace normal:H: un enlace covalentehalgenos: un enlace covalenteO: dos enlaces covalentesN: tres enlaces covalentes
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos Distribuir parejas de electrones (pares de puntos)
alrededor de cada tomo (excepto H) para darle a cada tomo ocho electrones a su alrededor (la regla del octeto).
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos Distribuir parejas de electrones (pares de puntos)
alrededor de cada tomo (excepto H) para darle a cada tomo ocho electrones a su alrededor (la regla del octeto).
Si no hay suficientes electrones para que cada tomo tenga ocho electrones, hay que cambiar los enlaces sencillos entre los tomos por enlaces dobles o triples al cambiar pares no compartidos de electrones segn sea necesario.
Distribuir parejas de electrones (pares de puntos) alrededor de cada tomo (excepto H) para darle a cada tomo ocho electrones a su alrededor (la regla del octeto).
Si no hay suficientes electrones para que cada tomo tenga ocho electrones, hay que cambiar los enlaces sencillos entre los tomos por enlaces dobles o triples al cambiar pares no compartidos de electrones segn sea necesario.
Calcular las cargas formales y evaluar la estructura.
Representaciones de las estructuras de Lewis o diagramas de puntos
Ejemplos de estructuras de Lewis
Fosgeno, COCl2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, O = 6 e-, 2 Cl = 14 e-; total = 24 e-
Estructura:
Utilizados 6 e-
Construir estructura
Ejemplos de estructuras de Lewis
Fosgeno, COCl2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, O = 6 e-, 2 Cl = 14 e-; total = 24 e-
Estructura:
18 e- ms
Construir estructura
Aadir electrones
Ejemplos de estructuras de Lewis
Fosgeno, COCl2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, O = 6 e-, 2 Cl = 14 e-; total = 24 e-
Estructura:
Construir estructura
Aadir electrones
Obedecer la regla
del octeto Hacer un enlace doble
Ejemplos de estructuras de Lewis
Eteno, C2H4 Nmero de electrones de valencia:
2 C = 8 e-, 4 H = 4 e-; total = 12 e-
Estructura:
Utilizados 10 e-
Construir estructura
Ejemplos de estructuras de Lewis
Eteno, C2H4 Nmero de electrones de valencia:
2 C = 8 e-, 4 H = 4 e-; total = 12 e-
Estructura:
2 e- ms
Construir estructura
Aadir electrones
Ejemplos de estructuras de Lewis
Eteno, C2H4 Nmero de electrones valentes:
2 C = 8 e-, 4 H = 4 e-; total = 12 e-
Estructura:
Enlace doble
Construir estructura
Aadir electrones
Obedecer la regla
del octeto
Ejemplos de estructuras de Lewis
Glicina, NH2CH2CO2H Numero de electrones de valencia:
2 C = 8 e-, 5 H = 5 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 30 e-
Estructura:
Utilizados 18 e-
Construir estructura
Ejemplos de estructuras de Lewis
Glicina, NH2CH2CO2H Numero de electrones de valencia:
2 C = 8 e-, 5 H = 5 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 30 e-
Estructura:
12 e- ms
Construir estructura
Aadir electrones
Ejemplos de estructuras de Lewis
Glicina, NH2CH2CO2H Numero de electrones de valencia:
2 C = 8 e-, 5 H = 5 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 30 e-
Estructura:
Enlace doble
Construir estructura
Aadir electrones
Obedecer la regla
del octeto
Clculo de cargas formales
carga formal (fc) = (# valencia e-) (# de enlaces + # de e- no compartidos)
Clculo de cargas formales
carga formal (fc) = (# valencia e-) (# de enlaces + # de e- no compartidos)
En una molcula neutral, la suma de las cargas formales es cero. Para un in, la suma de las cargas formales es igual a la carga del in.
Clculo de cargas formales
carga formal (fc) = (# valencia e-) (# de enlaces + # de e- no compartidos)
En una molcula neutral, la suma de las cargas formales es cero. Para un in, la suma de las cargas formales es igual a la carga del in.
En una estructura de Lewis, un tomo que tiene el nmero de enlaces esperado en la base de su nmero de grupo no tiene carga formal.
Clculo de cargas formalesPatrones de enlace covalente normal:
Carbono Nitrgeno Oxgeno Halgenos
Cuatro enlacesNingn par solo
Tres enlacesUn par solo
Dos enlacesDos pares solos
Un enlaceTres pares solos
Clculo de cargas formalesEstructuras comunes con cargas formales:
Carbono Nitrgeno Oxgeno Halgenos
Ejemplos de estructuras de Lewis
Diazometano, CH2N2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 2 H = 2 e-; 2 N = 10 e-; total = 16 e-
Estructura:
Utilizado 8 e-
Construir estructura
Ejemplos de estructuras de Lewis
Diazometano, CH2N2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 2 H = 2 e-; 2 N = 10 e-; total = 16 e-
Estructura:
8 e- ms
Construir estructura
Aadir electrones
Ejemplos de estructuras de Lewis
Diazometano, CH2N2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 2 H = 2 e-; 2 N = 10 e-; total = 16 e-
Estructura:
Dos estructuras razonables
oConstruir estructuraAadir electrones
Obedecer la regla del octeto
Ejemplos de estructuras de Lewis
Diazometano, CH2N2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 2 H = 2 e-; 2 N = 10 e-; total = 16 e-
Estructura:
Estructuras de resonancia
Construir estructura
Aadir electrones
Obedecer la regla del octeto
Aadir cargas formales
Ejemplos de estructuras de Lewis
Nitrometano, CH3NO2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 3 H = 3 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 24 e-
Estructura:
Construir estructura
Ejemplos de estructuras de Lewis
Nitrometano, CH3NO2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 3 H = 3 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 24 e-
Estructura:
Construir estructura
Aadir electrones
Ejemplos de estructuras de Lewis
Nitrometano, CH3NO2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 3 H = 3 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 24 e-
Estructura:
oConstruir estructuraAadir electrones
Obedecer la regla del octeto
Ejemplos de estructuras de Lewis
Nitrometano, CH3NO2 Nmero de electrones de valencia:
C = 4 e-, 3 H = 3 e-; N = 5 e-; 2 O = 12 e-; total = 24 e-
Estructura:
Estructuras de resonancia
Construir estructura
Aadir electrones
Obedecer la regla del octeto
Aadir cargas formales
Reglas para representar estructuras de resonancia
No cambiar las posiciones relativas de los ncleos.
Reglas para representar estructuras de resonancia
No cambiar las posiciones relativas de los ncleos.
Las diferencias en las estructuras estn en las posiciones de los enlaces mltiples o de los pares no compartidos de electrones.
Reglas para representar estructuras de resonancia
No cambiar las posiciones relativas de los ncleos.
Las diferencias en las estructuras estn en las posiciones de los enlaces mltiples o de los pares no compartidos de electrones.
Siempre que sea posible, ajustarse a la regla del octeto.
Reglas para representar estructuras de resonancia
No cambiar las posiciones relativas de los ncleos.
Las diferencias en las estructuras estn en las posiciones de los enlaces mltiples o de los pares no compartidos de electrones.
Siempre que sea posible, ajustarse a la regla del octeto
Se prefieren las cargas formales de cero.
Estructuras de tres dimensiones
El modelo VSEPR (repulsin de pares de electrones de la capa de valencia) para la estructura molecular
El modelo VSEPR (repulsin de pares de electrones de la capa de valencia) para la estructura molecular Dibujar la estructura de Lewis.
Estructuras de tres dimensiones
El modelo VSEPR (repulsin de pares de electrones de la capa de valencia) para la estructura molecular Dibujar la estructura de Lewis. Contar los tomos unidos y los pares no
compartidos de electrones y determinar el arreglo que minimizar las repulsiones.
Estructuras de tres dimensiones
El modelo VSEPR (repulsin de pares de electrones de la capa de valencia) para la estructura molecular Dibujar la estructura de Lewis. Contar los tomos unidos y los pares no
compartidos de electrones y determinar el arreglo que minimizar las repulsiones.
Determinar las posiciones de los tomos y los pares no compartidos, y predecir su estructura.
Estructuras de tres dimensiones
Ejemplos
Tetracloruro de carbono, CCl4
Estructura de Lewis
Ejemplos
Tetracloruro de carbono, CCl4
Estructura de Lewis Estructura tetradrica
Estructura de esferas y palos
Ejemplos
Amonio, NH3
Estructura de Lewis
Ejemplos
Amonio, NH3
Estructura de pirmide triangular
Estructura de Lewis
Estructura de esferas y palos
Ejemplos
Fosgeno, COCl2
Estructura de Lewis
Ejemplos
Fosgeno, COCl2
Estructura plana triangular
Estructura de Lewis
Estructura de esferas y palos
Ejemplos
Acetonitrilo, CH3CN
Estructura de Lewis
Ejemplos
Acetonitrilo, CH3CN
Estructura de LewisTetradrico
Estructura de esferas y palos
Ejemplos
Acetonitrilo, CH3CN
LinealEstructura de Lewis
Estructura de esferas y palos
Enlaces en los compuestos orgnicos
La generacin de orbitales hbridos es resultado de mezclar orbitales atmicos y tener geometras de acuerdo a VSEPR.
Metano
La teora VSEPR sugiere una estructura tetradrica:
Metano
La teora VSEPR sugiere una estructura tetradrica:
Pero los orbitales atmicos del carbono no tienen la geometra correcta para producir un tetraedro.
Metano
Sin embargo, al mezclar el orbital 2s del carbono con los 3 orbitales 2p del carbono, se producen 4 orbitales hbridos sp3:
Metano
Sin embargo, al mezclar el orbital 2s del carbono con los 3 orbitales 2p del carbono, se producen 4 orbitales hbridos sp3 :
Metano
Estos 4 orbitales hbridos sp3 apuntan hacia las esquinas de un tetraedro:
MetanoEl traslape orbital del sp3 del carbono con
los orbitales 1s del hidrgeno produce los cuatro enlaces :
Un tomo tetradrico tiene una hibridacin sp3.
Eteno
Geometra plana triangular alrededor de cada tomo de carbono.
Los orbitales moleculares de eteno: Orbitales 1s de los cuatro tomos de hidrgeno Orbitales 2s, 2px, 2py y 2pz de los dos tomos de
carbono
EtenoLos orbitales 2s, 2px y 2py del carbono forman tres
orbitales hbridos sp2 en cada tomo de carbono. Los tres orbitales hbridos sp2 apuntan hacia las
esquinas de un tringulo.
Un tomo plano triangular tiene hibridacin sp2.
EtenoLos hbridos sp2 y los orbitales 1s del hidrgeno
componen el esquema , es decir, enlaces que tienen relativamente poca energa.
Un tomo plano triangular tiene hibridacin sp2.
EtenoCon ms energa que los enlaces de esquema- es
un enlace compuesto por completo por los orbitales 2pz de los dos tomos de carbono que traslapan a un enlace .
Dixido de carbonoLa teora VSEPR sugiere una estructura lineal:
Dixido de carbonoLa teora VSEPR sugiere una estructura lineal:
Mezclar un orbital 2s C y un orbital 2p C para dar dos orbitales hbridos sp que apunten en direcciones opuestas :
Dixido de carbonoLa teora VSEPR sugiere una estructura lineal:
Mezclar un orbital 2s C y un orbital 2p C para dar dos orbitales hbridos sp que apunten en direcciones opuestas :
Los enlaces completan la imagen del enlace:
Un tomo lineal tiene hibridacin sp.
Dixido de carbonoLa teora VSEPR sugiere una estructura lineal:
Mezclar un orbital 2s C y un orbital 2p C para dar dos orbitales hbridos sp que apunten en direcciones opuestas :
Los enlaces completan la imagen del enlace:
Un tomo lineal tiene hibridacin sp.
Cul es la hibridacin en el oxgeno?
Dixido de carbonoLa teora VSEPR sugiere una estructura lineal:
Mezclar un orbital 2s C y un orbital 2p C para dar dos orbitales hbridos sp que apunten en direcciones opuestas :
Los enlaces completan la imagen del enlace:
Un tomo lineal tiene hibridacin sp.
Cul es la hibridacin en el oxgeno?
sp2