Teoría de la repulsión de pares electrónicos de valencia (TRePEV). Geometría molecular de compuestos binarios sencillos

Las propiedades de las sustancias moleculares pueden predecirse a partir de la estructura de sus moléculas. Si bien, las representaciones de Lewis muestran el número de pares electrones compartidos y no compartidos de los átomos, no informan cómo se disponen en el espacio, es decir, qué forma o geometría posee la molécula.

En 1940, los químicos N. Sidgwick y H. Powell presentaron un modelo teórico conocido como Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de Valencia (TRePEV), útil para determinar la geometría de una molécula.
Los postulados básicos de la TRePEV son cuatro:
1.- Determinar el número de electrones externos, compartidos y no compartidos, alrededor del átomo central.
2.- Debido a que los pares de electrones se repelen entre sí, la distancia angular entre ellos es la mayor posible.
3.- Los pares de electrones no compartidos ocupan mayor lugar en el espacio que los pares de electrones compartidos.
4.- En la geometría molecular, los enlaces dobles y triples se indican como enlaces simples.

Geometría de moléculas con uniones simples

En algunas moléculas todos los pares de electrones están compartidos, por lo cual sólo se aplican los dos primeros postulados de la TRePEV.

1.- Cuando se presentan sólo dos pares de electrones compartidos, como deben ubicarse a la mayor distancia posible, se distribuirán con ángulos de 180º. A esa distribución espacial de los pares de electrones y geometría molecular se la denomina lineal.

2.- Cuando se presentan tres pares de electrones compartidos, se ubicarán en los vértices de un triángulo equilátero imaginario. A esa distribución espacial de los pares de electrones y geometría molecular se la denomina plana trigonal. En el centro del triángulo se ubica el átomo central y en sus vértices, los átomos que lo rodean, con ángulos de 120º.

3.- Cuando se presentan cuatro pares de electrones compartidos, para que se ubiquen a la mayor distancia posible, deberán distribuirse espacialmente sobre los vértices de un tetraedro regular imaginario. A esa distribución espacial de los pares de electrones y geometría molecular se la denomina tetraédrica. En el centro del tetraedro se ubica el átomo central, y en sus vértices se disponen los átomos que lo rodean, con ángulos de 109,5º.

Por su parte, en las moléculas que, alrededor del átomo central, tienen pares de electrones sin compartir se aplican los tres primeros postulados de la TRePEV. En estos casos, para la distribución espacial de los pares de electrones, se usa el mismo criterio que en las moléculas con todos sus pares de electrones compartidos. Hay dos tipos de moléculas que cumplen estas condiciones:

1.- Si presentan tres pares de electrones compartidos y un par no compartido alrededor del átomo central. Es el caso del amoníaco (NH3), los cuatro átomos se distribuyen en los vértices de una pirámide de base triangular con el nitrógeno en el vértice superior. Según el tercer postulado de la TRePEV, el par de electrones libres ocupa más lugar, por lo cual los ángulos entre el nitrógeno y cada hidrógeno son menores a 109,5º.

2.- Si hay dos pares de electrones compartidos y dos pares no compartidos alrededor del átomo central, como en el agua (H2O), los tres átomos forman una geometría molecular angular. Los ángulos entre el átomo central (O) y los que están a su alrededor (H) son menores a 104,5º.

Geometría de moléculas con uniones dobles o triples

En estas moléculas se tiene en cuenta el cuarto postulado de TRePEV.

1.- CO2. Todos los electrones alrededor del átomo central (carbono) están compartidos, y como los enlaces dobles se consideran simples, su geometría electrónica y su geometría molecular son lineales.

2.- SO2. De su estructura de Lewis surge que alrededor del átomo central (azufre) se presenta una unión covalente doble, una covalente dativa y un par de electrones sin compartir. Al aplicar los cuatro postulados de la TRePEV, se infiere que la geometría molecular es angular y que la geometría electrónica es plana trigonal.