PRACTICA 3
3. Ingresar a la gallería de imágenes e indagar ejemplos de moléculas que representen cada uno de los grupos puntuales y con la información e imágenes obtenidas completar la siguiente tabla. Tener en cuenta que las propiedades de simetría de la molécula que determinan un punto sin cambio definen el grupo puntual y que por ello se deben identificar los elementos de simetría.
GRUPO PUNTUAL 1
ELEMENTOS DE SIMETRIA
FORMA
EJEMPLOS
E, C 2
ó
E,σ,C
ℎ
()()
2 3
∞
24 2 2 2
2() 2() 2() () () ()
ℎ
3
4
∞
24 2¨ 24 2 2
2 2 3¨ 3¨ 2 2 ℎ 3 3
8 64 6
8 6 64 3 64 8 3 6
4. En el simulador http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html existe un menú para realizar un desafío (Challenge). Ingrese y diseñe la ruta o árbol de decisiones apropiada para clasificar cinco moléculas según su simetría y grupos puntuales.
ETHENE STAGGERED
WATER
1,1 DICHLORETHYLENE
5
5
CONCLUSIONES
La simetría de una molécula determina muchas de sus propiedades. El estudio de la Simetría Molecular es muy importante porque permite completar análisis teóricos y experimentales sobre la estructura de las moléculas. Sus principios básicos son aplicados en las teorías de la química cuántica, la espectroscopia molecular y otros estudios de física y química. La descripción adecuada de un grupo puntual debe de proporcionar la suficiente información acerca de sus propiedades. Para esto, se usa la notación inventada por Schoenflies para determinar el grupo puntual de una molécula u objeto.
MARCO TEÓRICO PRÁCTICA #4 ESTRUCTURAS DE LEWIS En 1916 Gilbert Newton Lewis propone sus postulados relacionados con el enlace covalente entre átomos se produce por compartición de pares de electrones. Este se refiere a la capacidad del átomo de alcanzar ocho electrones en su capa más externa. Se apoya en el principio enunciado en la regla del octeto, resultado 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. Para alcanzar el octeto electrónico los átomos pueden compartir más de un par de electrones (enlace simple), dando lugar a enlaces múltiples. Se denomina orden o multiplicidad de enlace al número de pares de electrones compartidos. Las estructuras de Lewis son representaciones en las que mediante puntos o guiones se indica la distribución de electrones de valencia (enlazados o solitarios) en los átomos de las moléculas.
GEOMETRÍA MOLECULAR: REPULSIÓN DE PARES DE ELECTRONES DE LA CAPA DE VALENCIA (RPECV) La geometría de las especies químicas se puede deducir a partir de las reglas que se postulan en la teoría RPECV, donde se indica como los pares de electrones se disponen en torno al átomo central de la molécula de modo que se minimicen las repulsiones eléctricas entre ellos. Entre las reglas se encuentran: •Dibuje la estructura de Lewis de la especie química •Cuente el número de regiones de alta densidad electrónica (enlaces o pares de electronessolitarios) en torno al átomo central •Identifique la forma más estable de colocar esas regiones de alta densidad electrónica •Coloque los átomos en torno al átomo central respetando la disposición anterior e identifique la geometría molecular. Para la comprensión de las propiedades de las moléculas se debe tener en cuenta los conceptos de: Polaridad: hace referencia a la formación de una nube electrónica asimétrica en la unión de átomos debido a las diferencias de electronegatividades, y que hace que un par electrónico compartido está más próximo al átomo de mayor electronegatividad. Para establecer la polaridad de una molécula es necesario conocer su geometría molecular. Carga formal: es la carga que tendría el mismo si no hubiera diferencias de electronegatividad entre los átomos que forman en enlace. Momento dipolar : es el producto de esta carga eléctrica por la distancia que las separa. Constituye una medida de la polaridad neta de la molécula: =
Longitud de enlace : es la distancia que existe entre los núcleos de dos átomos que están enlazados de manera covalente, compartiendo uno o más pares de electrones Angulo de enlace : el ángulo externo formado al cruzarse dos segmentos de recta que, pasando por el núcleo de un átomo central, lo hacen además por los núcleos de los dos átomos enlazados con aquel Angulo de enlace : el ángulo externo formado al cruzarse dos segmentos de recta que, pasando por el núcleo de un átomo central, lo hacen además por los núcleos de los dos átomos enlazados con aquel.
TABLA COMPARATIVA
ENLACES DILOPOS DIPOLO MOLECULAR CARGA PARCIAL Aumentando Electronegatividad MOLECULA “A”
MOLECULA “B”
MOLECULA “C”
Seleccione las moléculas reales y para cada una de ellas determine la geometría molecular de acuerdo a las teorías de enlace (Teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia y Teoría del enlace de valencia).
Dióxido de Carbono
EJEMPLO ESTRUCTURA LEWIS GEOMETRÍA MOLECULAR Lineal
Trifluoruro de Boro
Plana trigonal
Amoniaco
Piramidal
Metano
4
Tetraédrica
Describa las moléculas anteriores desde las propiedades que presenta: enlaces dipolo, cargas parciales, electronegatividad del átomo, densidad del electrón… Ejemplo
Enlace Dipolos
Dióxido de Carbono Trifluoruro de Boro Amoniaco
Metano
Cargas Parciales C=0.69 0=-0.34 B= 0.84 F=0.28 N=-1.01 N=0.34
Electronegatividad Densidad del electrón
C=0.80 H=0.20
C=2.5 H=2.1
C= 2,5 0= 3,5 B=2.0 F=4.0 N=3.0 H=2.1
El oxígeno es algo más denso que el carbono.
El nitrógeno presenta mayor densidad, mientras que el hidrógeno es el menos denso Hidrogeno es menos denso
Seleccionar moléculas de diferentes tipos como: moléculas con enlace iónico, moléculas con enlace covalente, compuestos iónicos, ácidos, óxidos y otros de los presentados en el simulador.
Cargas atómicas y momento dipolar
N1 de carga = -0,828
-
carga H2 = 0,457 carga H3 = 0,457 carga H4 = 0,457 H5 carga = 0,457
Momento dipolar de 0,00187 Debye
-
entre N1 y H2: distancia = 1.036 ang entre N1 y H3: distancia = 1.036 ang entre N1 y H4: distancia = 1.036 ang entre N1 y H5: distancia = 1.036 ang
-
Longitudes de enlace:
Angulos de enlace
para H3-N1-H2: ángulo = 109,4 deg para H4-N1-H2: ángulo = 109,4 deg para H5-N1-H2: ángulo = 109,4 deg
Estructura Lewis H3 \ H5 - N1 - H2 / H4
-
Cargas atómicas y momento dipolar
N1 de carga = -0,023 carga O2 = -0,641 carga H3 = 0,221 carga H4 = 0,222 H5 carga = 0,221 momento dipolar de 5,52736 Debye
-
Longitudes de enlace: entre N1 y O2: distancia = 1.372 ang entre N1 y H3: distancia = 1.051 ang entre N1 y H4: distancia = 1.051 ang entre N1 y H5: distancia = 1.051 ang
-
Ángulos de enlace: para H3-N1-O2: ángulo = 113.3 deg para H4-N1-O2: ángulo = 113.3 deg para H5-N1-O2: ángulo = 113.3 deg
Estructura lewis H3 \ H5 - N1 - O2 / H4
Cargas atómicas y momento dipolar C1 carga = 0,696 carga O2 = -0,348 O3 carga = -0,348 momento dipolar de 0,00099 Debye
-
Longitudes de enlace:
-
entre C1 y O2: distancia = 1.179 ang entre C1 y O3: distancia = 1.179 ang entre O2 y O3: distancia = 2.358 ang
-
Ángulos de enlace: para O3-C1-O2: ángulo = 179,9 deg
Estructura Lewis
O3 = C1 = O2
CONCLUISONES
La simetría de una molécula determina muchas de sus propiedades. El estudio de la Simetría Molecular es muy importante porque permite completar análisis teóricos y experimentales sobre la estructura de las moléculas. Sus principios básicos son aplicados en las teorías de la química cuántica, la espectroscopia molecular y otros estudios de física y química. La descripción adecuada de un grupo puntual debe de proporcionar la suficiente información acerca de sus propiedades. Para esto, se usa la notación inventada por Schoenflies para determinar el grupo puntual de una molécula u objeto.
