1.8 : Geometría molecular y momentos dipolares

La teoría VSEPR se puede utilizar para determinar las geometrías de los pares de electrones y las estructuras moleculares de la siguiente manera:

1. Escribe la estructura de Lewis de la molécula o ion poliatómico.
2. Cuenta el número de grupos de electrones (pares libres y enlaces) alrededor del átomo central. Un enlace simple, doble o triple cuenta como una región de densidad electrónica.
3. Identifica la geometría del par de electrones según el número de grupos de electrones.
4. Utiliza el número de pares libres para determinar la estructura molecular. Si es posible más de una disposición de pares libres y enlaces químicos, elige aquella que minimice las repulsiones.

Momento dipolar de una molécula

Cuando átomos con diferentes electronegatividades forman un enlace, los electrones son atraídos hacia el átomo más electronegativo, dejando un átomo con una carga parcial positiva (δ+) y el otro átomo con una carga parcial negativa (δ–). Estos enlaces se denominan enlaces covalentes polares y la separación de cargas da lugar a un momento dipolar del enlace. La magnitud de un momento dipolar de enlace está representada por la letra griega µ y viene dada por:

µ = Qr

donde Q es la magnitud de las cargas parciales (determinada por la diferencia de electronegatividad) y r es la distancia entre ellas. Los momentos dipolares se expresan comúnmente en debyes, donde un debye es igual a 3,336 × 10^−30 C·m.

El momento dipolar del enlace es un vector representado por una flecha que apunta a lo largo del enlace desde el átomo menos electronegativo hacia el más electronegativo, con un pequeño signo más en el extremo menos electronegativo.

Una molécula completa también puede tener una separación de carga, dependiendo de su estructura molecular y de la polaridad de cada uno de sus enlaces. Se dice que estas moléculas son polares. El momento dipolar mide el grado de separación de carga neta en la molécula en su conjunto. En las moléculas diatómicas, el momento dipolar del enlace determina la polaridad molecular.

Cuando una molécula contiene más de un enlace, se debe tener en cuenta la geometría. Si los enlaces en una molécula están dispuestos de manera que la suma vectorial de sus momentos de enlace sea igual a cero, entonces la molécula es apolar (por ejemplo, CO_2). La molécula de agua tiene una estructura molecular doblada y los dos momentos de enlace no se cancelan. Por tanto, el agua es una molécula polar con un momento dipolar neto.