VSEPR para 5 nubes electrónicas (parte 1)

usemos la teoría de repulsión de pares de electrones de valencia de sfr por sus siglas en inglés también conocida como er p esp cr pv para predecir la geometría de la molécula de penta cloruro de fósforo lo primero que necesitamos es dibujar nuestra estructura de puntos de louis para mostrar nuestros electrones de valencia entonces sabemos que el fósforo se encuentra en el grupo 5 de la tabla periódica así que tiene 5 electrones de valencia y el cloro se encuentra en el grupo 7 pero como tenemos 5 átomos de cloro 7 por 5 es igual a 35 más 5 tenemos 40 electrones de valencia en total que colocaremos en nuestra estructura el fósforo es nuestro átomo central porque no es tan electro negativo como el cloro y está unido a 5 átomos de cloro contemos cuántos electrones ya tenemos hasta ahora aquí tenemos 2 4 6 8 10 entonces 40 menos 10 nos falta colocar 30 electrones de valencia y los podemos poner en nuestros átomos terminales los flores para que completen su octeto como cada cloro ya tiene 12 electrones de valencia a su alrededor podemos agregar 6 electrones cada cloro queda rodeado de 8 electrones entonces si agregamos 6 electrones a 5 átomos de cloro 6 por 5 es igual a 30 ya colocamos todos los electrones de valencia y observen que el fósforo ha excedido la regla del octeto está rodeado por 10 electrones de valencia pero no hay problema porque el fósforo se encuentra en el periodo 3 de la tabla periódica y si calculamos la carga formal del fósforo encontraremos que es igual a cero entonces esta es nuestra estructura y en el paso 2 hay que contar el número de nubes electrónicas que hay alrededor del átomo central recordemos que una nube electrónica es una región de densidad electrónica y podemos decir que estos enlaces son regiones de densidad electrónica estos enlaces son nubes electrónicas forman una geometría y pirámide trígono trataré de dibujar le tenemos al fósforo en el centro y después tenemos tres átomos de cloro en el mismo plano estas son las posiciones ecuatoriales porque se encuentran paralelas al ecuador entonces tenemos tres átomos de cloro en el mismo plano y después tenemos un cloro por arriba del plan y un cloro por abajo del plan estas son las posiciones axiales voy a tratar de mostrarles cómo es la geometría y pirámide tribunal tenemos una pirámide hacia arriba y tenemos otra pirámide hacia abajo esta es la geometría de pirámide three gonna be pirámide trigo ahora vamos a enfocarnos en estos tres claros que se encuentran en el mismo plano observen que estos vértices corresponden a cada uno de esos átomos están en el mismo plano entonces estos son los claros ecuatoriales y si queremos saber el ángulo de enlace entre estos claros cuando vimos la geometría tribunal plana dijimos que para saber el ángulo sólo había que dividir 360 entre tres así que el ángulo de enlace para este caso es de 120 grados y si nos enfocamos en los claros que están en la posición axial estos dos observen que corresponden a estos vértices en nuestra geometría vy pirámide trigon al y si dibujamos una línea que los conecte observen que se encuentran a 180 grados así que tenemos un ángulo de enlace 180 grados entre estos claros y finalmente el ángulo de enlace entre el cloro axial de arriba y algunos de los claros verdes es de 90 grados este ángulo de enlace es de 90 grados así que tenemos tres ángulos de enlace en la geometría vi pirámide trigo nal y es muy importante que entendamos esta geometría porque todas las estructuras con cinco nubes electrónicas adoptarán esta geometría por eso es muy importante conocer esas posiciones en el cuarto paso hay que ignorar cualquier par de electrones libres para predecir la geometría de la molécula pero como no tenemos pares de electrones libres en nuestro átomo central la molécula tiene la misma geometría de las nubes electrónicas de pirámide trigon al hagamos otro ejemplo ahora tenemos detrás fluoruro de azufre vamos a contar nuestros electrones de valencia el azufre se encuentra en el grupo 6 tiene 6 electrones de valencia y el flúor tiene 7 electrones de valencia pero como tenemos 4 átomos de flúor 7 por 4 es igual a 28 y 28 6 es igual a 34 electrones de valencia en total que colocaremos en nuestra estructura ahora el azufre es nuestro átomo central porque el flúor es más electro negativo entonces tenemos al azufre que está unido a 4 átomos de flúor y ahí está y ya tenemos 2 468 electrones de valencia entonces 34 menos 8 nos faltan 26 electrones de valencia por colocar y podemos empezar con nuestros átomos terminales los átomos de flúor recordemos que al flúor le gusta tener su octeto así que agregamos 6 electrones de valencia a cada uno de los 4 átomos de flúor entonces 6 por 4 es igual a 24 y 26 menos 24 aún nos faltan 2 electrones de valencia hay que colocarlos en el átomo central así que tenemos un par de electrones libres en nuestro azufre y observen que al agregar ese par de electrones libres el azufre excede la regla del octeto pero no hay problema porque el azufre se encuentra en el periodo 3 de la tabla periódica tiene espacio en su última capa electrónica y si calculamos la carga formal encontraremos que el azufre tiene una carga formal igual a 0 regresemos a nuestros pasos después del paso 1 el siguiente paso es contar el número de nubes electrónicas que tenemos alrededor del átomo central entonces busquemos las regiones de densidad electrónica alrededor de nuestro átomo como por ejemplo estos enlaces ésta es una nube electrónica por acá tenemos otra esta es otra también esta y este par de electrones libres en el azufre también es una nube electrónica así que tenemos sin con nubes electrónicas como en el ejemplo anterior y por lo tanto adoptan una geometría de pirámide trígono pero vamos a dibujar dos posibles versiones para esta molécula en la primera versión pongamos el par de electrones libres del azufre en la posición ecuatorial justo aquí y también en la posición ecuatorial tenemos dos átomos de flúor por lo tanto tenemos un flúor en posición axial hacia arriba y otro flúor hacia abajo esta es una posible estructura ahora para la otra estructura pongamos el par de electrones libres en la posición axial entonces tenemos el azufre unido a tres átomos de flúor en posición ecuatorial y después tenemos un par de electrones libres en posición axial y también otro átomo de flúor estas son las dos posibilidades entonces recuerden que cuando tenemos un par de electrones libres éstos ocupan más espacio que los electrones que forman un enlace por lo tanto repelen un poco más analicemos cómo repelen a los otros electrones en estas dos estructuras del lado izquierdo tenemos un par de electrones libres en la posición ecuatorial y observen que al interactuar con estos enlaces que se encuentran en el mismo plano aquí tenemos un ángulo de enlace de 120 grados que no es tan importante en términos de repulsión sin embargo también tenemos un ángulo de 90 grados entre el par de electrones libres y los electrones formando este enlace en la posición axial están alejados 90 grados habrá más repulsión en esta interacción que en la anterior entonces aquí tenemos una repulsión fuerte pero también tenemos otra con este enlace así que en este ejemplo tenemos un par de electrones libres a 90 grados de dos pares de electrones que forman enlaces y eso desestabiliza un poco pero vamos a comparar esta estructura con la que tenemos a la derecha aquí tenemos el par de electrones libres en la posición axial y observen que tenemos tres átomos de flúor en la posición ecuatorial eso significa que el par de electrones libres a 90 grados de todos estos tres enlaces y eso provoca muchísima repulsión entonces en el ejemplo de la derecha tenemos tres interacciones de 90 grados y en el ejemplo de la izquierda sólo tenemos 2 y como nuestro objetivo es disminuir la repulsión de electrones la teoría de str nos ayuda a predecir que esta es la estructura correcta en el siguiente vídeo veremos que los electrones libres se colocan en las posiciones ecuatoriales de la geometría y pirámide trigon al para minimizar la repulsión entre los pares de electrones entonces como la estructura de la izquierda es mejor vamos a redibujar la tenemos nuestro azufre unido a dos átomos de flúor que se encuentran en el plano y un par de electrones libres también sobre el plano estas son nuestras posiciones ecuatoriales y en nuestras posiciones axiales tenemos un flúor hacia arriba y otro hacia abajo ahora el ángulo de enlace entre estos dos átomos de flúor esté aproximadamente 120 grados el ángulo entre este flúor en posición axial y este que se encuentra en posición ecuatorial es de 90 grados y finalmente el ángulo entre los átomos de flúor en posición axial es de 180 grados muy bien regresemos rápidamente a nuestros pasos ya logramos predecir la geometría de las nubes electrónicas y encontramos la mejor estructura finalmente hay que predecir la geometría de la molécula y para eso vamos a ignorar cualquier par de electrones libres alrededor del átomo central entonces si ignoramos el par de electrones libres en el azul y giramos la molécula ahora los átomos de flúor axiales nos quedan completamente horizontales y los dos átomos de flúor ecuatoriales nos quedan por acá esta es la geometría de balancín geometría de balancín se le llama así porque se parece a un balancín o sube y baja en donde si un niño se sienta de este lado hace que este lado baje y este lado suba entonces esta es la geometría de balancín en el siguiente vídeo haremos otros dos ejemplos de moléculas o iones que tengan cinco nubes electrónicas