¿Por qué las moléculas tienen formas definidas?
Los pares de electrones que rodean al átomo central fijan la forma de una molécula. Cada par de electrones tiene carga negativa, así que los pares se repelen y se mantienen lo más lejos posible. Los demás átomos se sitúan en las direcciones de estos pares.
Para hallar la forma, cuenta dos cosas en el átomo central:
- Enlace: un par de electrones que une el átomo central con otro átomo.
- Par solitario: un par de electrones del átomo central que no está en un enlace. Repele a los demás pares, pero no se cuenta en el nombre de la forma, porque las formas se nombran según las posiciones de los átomos.
Cada enlace o par solitario se llama dominio. Con 2 dominios, están en una misma línea. Con 3 dominios, apuntan a los vértices de un triángulo. Con 4 dominios, apuntan a los vértices de un tetraedro.
Tabla: halla la forma a partir de los enlaces y los pares solitarios
| Enlaces | Pares solitarios | Forma molecular | Ángulo de enlace | Ejemplo |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 0 | Lineal | 180° | CO2 |
| 3 | 0 | Trigonal plana | 120° | BF3 |
| 2 | 1 | Angular | ≈118° | SO2 |
| 4 | 0 | Tetraédrica | 109.5° | CH4 |
| 3 | 1 | Piramidal trigonal | ≈107° | NH3 |
| 2 | 2 | Angular | ≈104.5° | H2O |
El CH4, el NH3 y el H2O tienen 4 dominios. Pero un par solitario repele con más fuerza que un enlace, así que el ángulo de enlace se reduce a medida que se añaden pares solitarios. Algunos cursos llaman «forma en V» a la forma angular.
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Añade y quita enlaces y pares solitarios, y mira cómo cambian la forma y el ángulo. Este simulador está incluido en el acceso completo. La descarga es gratis, y 2 unidades y 5 simuladores están abiertos sin cuenta.
¿Cómo se usa el simulador?
- El simulador se abre con una molécula de 4 enlaces y sin pares solitarios. La tarjeta superior izquierda muestra el nombre de la forma, el ángulo de enlace y el número de enlaces y de pares solitarios.
- En el panel inferior, usa los botones − y + de la fila Enlace para cambiar los enlaces de 2 a 4.
- En la fila Par solitario, añade o quita pares solitarios de 0 a 2. En cuanto la suma de enlaces y pares solitarios llega a 4, el botón + deja de funcionar. Por eso, quita un enlace antes de añadir un par solitario.
- Los botones CO2, BF3, H2O, NH3 y CH4 de la fila Ejemplo: te llevan a una molécula ya preparada.
- El botón amarillo de la esquina superior derecha vuelve al estado inicial.
Retos para probar en el simulador
- Pasa del botón CH4 al NH3 y luego al H2O. ¿Cómo cambian la forma y el ángulo? Respuesta: Tetraédrica 109.5°, piramidal trigonal ≈107°, angular ≈104.5°.
- Pon Enlace en 2 y Par solitario en 0, y añade pares solitarios de uno en uno. Respuesta: Lineal 180°, angular ≈118°, angular ≈104.5°.
- Compara el BF3 y el NH3. Los dos tienen 3 enlaces, así que ¿por qué tienen formas distintas? Respuesta: El nitrógeno tiene 1 par solitario, y el boro no tiene ninguno.
Errores frecuentes
- Pensar que el agua es lineal. La fórmula se escribe en una línea como H–O–H, pero el oxígeno tiene 2 pares solitarios, así que la molécula es angular.
- Contar un par solitario como un átomo. El NH3 tiene 4 dominios, pero 3 hidrógenos. Por eso se llama piramidal trigonal, no tetraédrico.
¿En qué influye la forma?
La molécula de agua es angular, así que su carga se distribuye de forma desigual y es una molécula polar. Por eso el agua disuelve bien la sal y el azúcar. Los enlaces del CO2 son polares, pero la molécula es lineal, así que la carga se distribuye por igual en los dos lados y la molécula en conjunto es apolar.
Para aprender sobre 5 y 6 dominios y la geometría electrónica, lee la guía de la teoría RPECV.
