Embedded Files
Indicador de logro:
Construye modelos o representaciones moleculares.
Hemos estudiado anteriormente la manera de representar una molécula mediante su estructura de Lewis; sin embargo, esta teoría no nos permite por sí sola deducir la forma que tienen.
La forma geométrica de las moléculas, denominada geometría molecular, se refiere a la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Esta determina muchas de sus propiedades, como la polaridad, reactividad, estado de agregación, e incluso su color, magnetismo y actividad biológica.
A. Construyamos modelos de moléculas
Para determinar la geometría molecular, primero debemos examinar la disposición de los pares de electrones alrededor del átomo central, tanto los pares enlazantes como los pares libres. Realiza la siguiente actividad para que lo averigües.
Materiales: plastilina de colores, palillos de madera y transportador.
Procedimiento:
Haz varias bolitas de plastilina del mismo tamaño. Considera que la primera bolita representará al átomo central, a la cual irán unidos los demás átomos usando palillos de madera. Para cada modelo que hagas deberás considerar una distribución tridimensional de manera que los ángulos de separación de los átomos enlazados sean aproximadamente iguales.
Representa el modelo de dos átomos enlazados al átomo central.
Luego haz los modelos donde el átomo central tenga 3, 4, 5 y 6 átomos alrededor. A cada modelo deberás darle la forma que creas más conveniente de acuerdo con lo dicho en el numeral 1.
Cuando tengas hechos los 5 modelos, mide los ángulos de separación de los átomos y anótalos en tu cuaderno de trabajo.
Guarda estos modelos para que los compares con los que harás posteriormente.
Lisa: Si cuentas con los recursos informáticos, puedes utilizar un simulador para que te ayude a indagar sobre la forma tridimensional de las moléculas.
Podrás construir moléculas y luego visualizarlas en 3 dimensiones (3D). Para acceder al simulador escanea el código QR.
Cuando se hace la estructura de Lewis del agua pareciera que sus átomos quedan en línea recta. Sin embargo, la forma de la molécula del agua no es lineal. Pero ¿será que es realmente importante determinar esta estructura tridimensional? Desde luego que sí, ya que esto nos permitirá explicar la forma en que interactúan las moléculas de agua entre sí, y a su vez las propiedades que posee el agua.
Es importante saber que:
Una molécula diatómica tiene solamente un enlace, lo cual implica que no hay ángulo de enlace, por lo que todas las moléculas diatómicas son lineales.
Las moléculas poliatómicas pueden tener formas lineales, planas o de figuras geométricas tridimensionales. La forma geométrica que adopta la molécula es aquella en la que la repulsión que existe entre los electrones de los diferentes pares enlazantes y no enlazantes (si los posee) del átomo central es mínima, tal como lo establece el modelo de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (RPECV), según el cual hay tres tipos de fuerzas de repulsión, y disminuyen de acuerdo con el siguiente orden:
par libre – par libre > par libre – par enlazante > par enlazante – par enlazante
A fin de comprender mejor la distribución de los pares de electrones, designaremos las moléculas con la fórmula general ABxEy, donde A es el átomo central, B son los átomos enlazados y E los pares libres; los subíndices x e y indican la cantidad de cada uno.
Notación
La ley de cargas eléctricas establece que las cargas de igual signo se repelen.
B. Identifiquemos los pares de electrones del átomo central
Antes de definir la forma geométrica de una molécula, es importante conocer el número de pares de electrones que rodean al átomo central. Realiza la siguiente actividad para que lo comprendas muy bien.
Procedimiento:
Completa el cuadro partiendo de las estructuras de Lewis de las moléculas del agua (H2O), amoníaco (NH3), metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), que realizaste en las actividades de la semana anterior.
No olvides que...
El átomo central es el que queda rodeado por los demás átomos de la molécula, y por lo general es el átomo que se encuentra en menor proporción.
2. En dicho cuadro deberás identificar primero al átomo central.
3. Luego, coloca el número de pares de electrones enlazantes, el número de pares de electrones libres y la designación del tipo de molécula (ABxEy).
Para poder predecir la geometría de las moléculas con base al modelo RPECV, es necesario que conozcamos las formas geométricas y los ángulos que se forman dependiendo si hay 2, 3, 4, 5 o 6 pares de electrones alrededor del átomo central.
Cabe aclarar que, de acuerdo con el modelo RPECV, los enlaces múltiples (dobles y triples) se contabilizan como si estuvieran formados por un solo “par de electrones”.
También debemos tener en cuenta que, cuando no se consideran los pares de electrones libres (o bien el átomo central no los posee), solo se tendrá la distribución geométrica de los núcleos atómicos, lo que origina la denominada geometría molecular; mientras que, si se consideran los pares de electrones libres, se denomina geometría electrónica.
La imagen siguiente muestra las distintas geometrías con base a la fórmula ABxEy. Para la geometría molecular se muestran los ángulos de enlace entre los átomos.
C. Identifiquemos la forma geométrica de las moléculas
Para que aprendas a predecir correctamente la geometría de una molécula basándote en el número de pares de electrones que rodean al átomo central, realiza la siguiente actividad.
Materiales: plastilina de colores, palillos de madera y transportador.
Procedimiento:
Completa el cuadro que aparece en tu cuaderno de trabajo, colocando primero la estructura de Lewis de cada molécula y luego la fórmula ABxEy. que corresponda.
Formas geométricas de moléculas comunes. Una molécula con un ángulo de 180° es lineal, una de 120° es trigonal plana y una de 109.5° es tetraédrica.
Si cuentas con los recursos informáticos, puedes utilizar un simulador para que te ayude a visualizar la geometría de una molécula. Para acceder al simulador escanea el código QR.
2. Con base al número de pares enlazantes y pares libres del átomo central, determina cuál es la geometría molecular y electrónica, así como el ángulo de enlace de cada molécula.
3. Luego, verifica si has hecho una buena predicción de la geometría en cada uno de los modelos que hiciste en la actividad A.
4. Para ello, compara la forma que le diste a cada modelo con su correspondiente geometría molecular, con base en la cantidad total de pares de electrones que rodean a cada átomo central.
5. Compara también los ángulos que mediste con los ángulos de enlace de cada geometría.
6. Haz los cambios necesarios en los modelos que hiciste en la actividad A, para obtener las moléculas que aparecen en el cuadro de esta actividad.
7. Cambia los enlaces sencillos por enlaces dobles o triples, si es necesario. Ten en cuenta que al hacer esto no cambian las geometrías y ángulos de enlace.
8. Finalmente, dibuja la representación con el modelo de esferas y barras (que es el que has hecho con plastilina) de cada molécula.
9. Una vez que hayas completado el cuadro, analiza los resultados y responde en tu cuaderno de trabajo:
a. ¿Cuándo coinciden la geometría molecular con la geometría electrónica?
b. A medida que se van agregando más enlaces o pares libres al átomo central, ¿los ángulos de enlace aumentan o disminuyen?
Una de las formas más comunes de representar tridimensionalmente a las moléculas es mediante el modelo de esferas y barras, en el cual los átomos se representan con esferas conectadas por las barras, que representan los enlaces. Este modelo es el que has hecho con bolitas de plastilina y palillos de madera.
La otra manera es mediante el modelo espacial, en el que los átomos son representados por esferas proporcionales a sus radios atómicos, mostrando la región del espacio ocupado por las moléculas, pero sin mostrar de forma explícita los enlaces establecidos.
D. Observa la forma de mi molécula
Una buena alternativa para representar la forma tridimensional de las moléculas es mediante los modelos con globos, en los cuales se usan globos o vejigas, no para representar los átomos en sí, sino la distribución de los pares de electrones alrededor de un átomo central.
Lisa: Pon en práctica tu creatividad y el conocimiento adquirido sobre geometría molecular en la siguiente actividad, en la cual representarás moléculas usando modelos con globos.
Materiales: vejigas de colores e hilo o lana (opcional).
Procedimiento:
Te será asignada por tu docente un tipo de geometría molecular.
Utilizando globos o vejigas, realiza la representación de la geometría molecular asignada.
Utiliza un color de vejiga diferente para el átomo central, los pares de electrones enlazantes y los pares libres.
Presenta a tus compañeros y docente tu modelo de geometría molecular, indicando:
a. El nombre de la geometría.
b. Cuántos pares de electrones hay alrededor del átomo central.
c. Cuál es el ángulo de enlace.
d. El tipo de molécula (ABxEy) que corresponde con esa geometría.
Finalmente, menciona algunos ejemplos de moléculas que coincidan con el modelo que has elaborado.
Teleclase
Teleclase
No olvides sintonizar en Canal 10 la franja educativa "Aprendamos en casa" y visitar en YouTube, cuando lo requieras, el canal de Ciencia Educativa para consultar material adicional de todos los niveles.
Los materiales complementarios pueden requerir un consumo adicional de datos o mayor ancho de banda.
Page updated
Report abuse