La geometría molecular se refiere a la disposición tridimensional
de los átomos de una molécula. La geometría de una molécula afecta sus
propiedades físicas y químicas; por ejemplo, el punto de fusión, el punto de
ebullición, la densidad y el tipo de reacciones en que pueden participar. En
general, la distancia y el ángulo de los enlaces se deben determinar de manera
experimental. Sin embargo, existe un procedimiento sencillo que permite
anticipar la geometría de las moléculas o iones con buena predictibilidad si
conocemos el número de electrones que rodean el átomo central, según su
estructura de Lewis. El fundamento de este enfoque es la suposición de que los
pares de electrones de la capa de valencia de un átomo se repelen entre sí. La
capa de valencia es la capa de electrones más externa ocupada en un átomo;
contiene los electrones que generalmente están implicados en el enlace. En
un enlace covalente, un par de electrones, a menudo llamado par enlazante
, es el responsable de mantener dos átomos juntos. Sin embargo, en una
molécula poliatómica, donde hay dos o más enlaces entre el átomo central y
los átomos que lo rodean, la repulsión entre los electrones de los
diferentes pares enlazantes hace que se mantengan lo más alejados que sea
posible. La geometría que finalmente adopta la molécula (definida por la
posición de todos los átomos) es aquella en la que la repulsión es mínima. Este
enfoque para estudiar la geometría molecular se llama teoría de la repulsión de
los pares electrónicos de la capa de valencia (TRePEV) , ya que explica la
distribución geométrica de los pares electrónicos que rodean el átomo central
en términos de la repulsión electrostática entre dichos pares.
Dos reglas generales para la
aplicación del modelo TRePEV son:
1. Al considerar la repulsión
de los pares electrónicos, los enlaces dobles y triples se pueden tratar
como si fueran enlaces sencillos. Éste es un buen enfoque para
propósitos cualitativos. Sin embargo, debe observarse que, en realidad,
los enlaces múltiples son más voluminosos que los enlaces sencillos, es
decir, como hay dos o tres enlaces entre dos átomos, la densidad
electrónica ocupa mayor espacio.
2. Si una molécula tiene dos
o más estructuras resonantes, podemos aplicar el modelo TRePEV a
cualquiera de ellas. Por lo general, las cargas formales no se muestran.
¿Cómo
se puede saber la geometría de una molécula?
En
la actualidad se emplean diversos métodos experimentales para conocer en forma
precisa la estructura de una molécula particular. Pero en ocasiones basta con
aplicar algunos métodos sencillos para obtener una geometría molecular
aproximada.
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 180º.
Geometría
plana trigonal: Tres pares de electrones en torno a un átomo central, separados
por un ángulo de 120º.
Geometría
tetraédrica: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central, ubicados
con una separación máxima equivalente a un ángulo de 109,5º.
Geometría
angular: Cuatro pares de electrones alrededor de un átomo central, con dos de
ellos no compartidos, que se distancian en un ángulo de 104,5º.
