Limitaciones de la teoría VSEPR

Publicado el 7 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Conociendo sus límites

¿Alguien te ha dicho alguna vez que puedes hacer lo que quieras en la vida siempre que te lo propongas? Aunque es cierto que el trabajo duro y la determinación te llevarán lejos en la vida, desafortunadamente todos tenemos algunos límites en cuanto a lo que podemos lograr. Por ejemplo, si solo mide cinco pies de alto y pesa 120 libras, probablemente no terminará teniendo éxito como el próximo gran liniero ofensivo en el fútbol, ​​¿verdad? Eso no significa que no puedas ser el próximo líder de un país o un poderoso hombre de negocios, solo significa que tus rasgos físicos pueden limitarte a ser un jugador de fútbol rudo.

¿Alguna vez ha pensado que el campo de la ciencia, específicamente la química, tiene límites? Como raza humana, hemos hecho cosas milagrosas en términos de tecnología, pero también tenemos límites que intentamos superar para superar los límites de la investigación. En nuestra lección de hoy, hablaremos sobre los límites asociados con una teoría de enlaces en química llamada teoría de repulsión de pares de electrones de capa de valencia (RPECV). ¡Empecemos!

¿Qué es VSEPR?

VSEPR es una teoría que los químicos aplican para determinar la forma de una molécula. Este principio dice que para minimizar las interacciones de repulsión de los electrones, las moléculas adoptarán una forma de tal manera que los enlaces y los pares de electrones solitarios estén lo más lejos posible entre sí.

Los enlaces químicos están formados por electrones con carga negativa. Dado que las cargas similares se repelen entre sí, los enlaces y los electrones quieren tener el mayor espacio posible entre ellos para que no se repelan entre sí. Es como si alguien se acercara mucho a ti y ‘se metiera en tu burbuja’; tu reacción natural es retroceder, ¿verdad?

Usemos el metano como ejemplo. El metano contiene cuatro átomos de hidrógeno unidos a un átomo de carbono central. Para maximizar la distancia entre los cuatro enlaces del metano, adopta una forma geométrica llamada tetraedro.

La teoría VSEPR se puede utilizar para predecir la forma de prácticamente cualquier molécula, siempre que sepamos cuántos enlaces y pares de electrones individuales contienen los átomos centrales. El término pares solitarios se usa para describir un par o pares de electrones que residen en el átomo central pero que no están involucrados en enlaces químicos.

Limitaciones de VSEPR

Aunque VSEPR es una gran herramienta para determinar la forma molecular, esta teoría tiene dos grandes limitaciones.

1. Desviaciones del ángulo de enlace

Una de las principales limitaciones de la teoría VSEPR es que no puede predecir el grado en que los ángulos de enlace pueden desviarse de los casos idealizados. Por ejemplo, veamos el metano y el agua uno al lado del otro. La teoría VSEPR predice que ambas moléculas deberían tener una forma tetraédrica, ya que ambas contienen cuatro grupos de electrones alrededor de sus átomos centrales (carbono para el metano y oxígeno para el agua).

En realidad, el agua adopta una forma doblada en lugar de una forma tetraédrica. El hecho de que el ángulo de enlace del agua sea tan diferente del metano no es algo que la teoría de la RPECV sea capaz de predecir o explicar, especialmente desde un punto de vista numérico.

2. VSEPR no admite especies isoelectrónicas

Cuando dos moléculas tienen exactamente el mismo número de electrones de valencia (electrones de la capa exterior), se dice que son isoelectrónicas y VSEPR predice que tienen la misma forma. Sin embargo, este no es siempre el caso. Por ejemplo, veamos el heptafluoruro de yodo y el anión heptafluoruro de telurio.

Si contamos los electrones de valencia totales, obtenemos 56 electrones para cada especie. Si luego tuviéramos que consultar una tabla VSEPR que da formas relativas de acuerdo con el conteo de electrones, encontraríamos que cada especie se predeciría como bipiramidal pentagonal. Sin embargo, la evidencia experimental muestra que de hecho el heptafluoruro de yodo se ajusta a la forma predicha, pero no en el caso del heptafluoruro de telurio.

En el caso del heptafluoruro de telurio, notamos una desviación en los ángulos de enlace Te-F y, por lo tanto, una forma diferente de este anión en particular. La teoría VSEPR no predeciría la diferencia porque ambos compuestos tienen el mismo conteo de electrones.

Resumen de la lección

Bien, repasemos lo que hemos aprendido. VSEPR es una teoría que utilizan los químicos para determinar la forma de una molécula. Esta teoría dice que para minimizar las interacciones de repulsión de los electrones, las moléculas adoptarán una forma de tal manera que los enlaces y los pares de electrones solitarios estén lo más lejos posible entre sí.

La teoría VSEPR se puede utilizar para predecir la forma de prácticamente cualquier molécula si sabemos cuántos enlaces y pares de electrones solitarios contienen los átomos centrales. El término pares solitarios describe un par o pares de electrones que residen en el átomo central, pero que no participan en los enlaces químicos. Las dos limitaciones principales de la teoría VSEPR incluyen:

  • Desviaciones del ángulo de enlace: en los casos de metano y agua, VSEPR predice que ambos tienen forma tetraédrica. Sin embargo, debido a la forma doblada del agua, el ángulo de enlace es mucho menor que el del metano y es algo que la teoría VSEPR no puede explicar numéricamente.
  • Especies isoelectrónicas: Compuestos isoelectrónicos significa cuando dos moléculas tienen exactamente el mismo número de electrones de valencia, y en el caso del heptafluoruro de yodo y el anión heptafluoruro de telurio, la teoría VSEPR predice que ambas tienen una forma bipiramidal pentagonal. En realidad, esto solo es cierto para el heptafluoruro de yodo, con el heptafluoruro de telurio mostrando una desviación de esta forma que no se explicaría por VSEPR.

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