Cómo calcular los ángulos de enlace

Predecir los ángulos entre los átomos ligados utilizando la teoría de la repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (VSEPR). El número estérico, el total de otros átomos y pares de electrones solitarios unidos a un átomo central, determina la geometría de una molécula. Los pares de electrones solitarios residen en la capa exterior (cenefa) de un átomo y no se comparten con otros átomos.

TL; DR (demasiado largo; No leí)

Si bien no puede usar VSEPR para calcular los ángulos de enlace, ayuda a determinar esos ángulos en función del número estérico. Solo el hidrógeno tiene un número estérico de uno y la molécula de H2 tiene una forma lineal.

Un electrón orbita un átomo en una forma característica determinada por el lugar más probable para encontrar el electrón en un momento dado. Los electrones se repelen entre sí porque todos tienen cargas negativas, por lo que los orbitales dan a cada electrón la máxima distancia posible de sus vecinos. Cuando un electrón de valencia forma un enlace covalente con otro átomo, el orbital cambia en un proceso llamado hibridación. VSEPR predice ángulos de enlace basados ​​en orbitales hibridados, pero no es preciso para ciertos compuestos metálicos, sales gaseosas y óxidos.

El orbital híbrido más simple es sp, que corresponde a un número estérico de dos. El ángulo de enlace es lineal, o 180 grados, cuando el átomo no tiene pares de electrones solitarios. Un ejemplo es el dióxido de carbono. Por el contrario, una molécula de nitrógeno tiene un solo par de electrones. Esto le da una forma lineal pero un orbital sin hibridar y, por lo tanto, no tiene un ángulo de enlace.

Un número estérico de tres conduce a la formación de orbitales sp2. Los ángulos de enlace dependen del número de pares de electrones solitarios. Por ejemplo, el tricloruro de boro no tiene pares solitarios, una forma trigonal plana y ángulos de enlace de 120 grados. La molécula de trioxígeno O3 tiene un par solitario y forma una curva con ángulos de enlace de 118 grados. Por otro lado, el O2 tiene dos pares solitarios y una forma lineal.

Un átomo con un número estérico de cuatro puede tener de cero a tres pares de electrones solitarios dentro de un orbital con hibridación sp3. El metano, que no tiene pares solitarios, forma un tetraedro con ángulos de enlace de 109,5 grados. El amoníaco tiene un par solitario, creando ángulos de enlace de 107,5 grados y una forma piramidal trigonal. El agua, con dos pares de electrones solitarios, tiene una forma doblada con ángulos de enlace de 104,5 grados. Las moléculas de flúor tienen tres pares solitarios y una geometría lineal.

Los números estéricos más altos conducen a geometrías más complejas y diferentes ángulos de enlace. Además de la VSEPR, las teorías complicadas como los campos de fuerza molecular y la teoría cuántica también predicen los ángulos de enlace.