Teoría de repulsión del par de electrones de valencia

La teoría de la repulsión del par de electrones de valencia (VSEPR) es un modelo molecular para predecir la geometría de los átomos que forman una molécula donde las fuerzas electrostáticas entre los electrones de valencia de una molécula se minimizan alrededor de un átomo central..

La teoría también se conoce como la teoría de Gillespie-Nyholm, después de los dos científicos que la desarrollaron). Según Gillespie, el principio de exclusión de Pauli es más importante para determinar la geometría molecular que el efecto de la repulsión electrostática..

Según la teoría VSEPR, el metano (CH_{4 4}) la molécula es un tetraedro porque los enlaces de hidrógeno se repelen entre sí y se distribuyen uniformemente alrededor del átomo de carbono central.

Usando VSEPR para predecir la geometría de las moléculas

No puede usar una estructura molecular para predecir la geometría de una molécula, aunque puede usar la estructura de Lewis. Esta es la base de la teoría VSEPR. Los pares de electrones de valencia se organizan naturalmente de modo que estén lo más separados posible. Esto minimiza su repulsión electrostática..

Tomemos, por ejemplo, BeF₂. Si ve la estructura de Lewis para esta molécula, verá que cada átomo de flúor está rodeado por pares de electrones de valencia, excepto por el electrón que tiene cada átomo de flúor que está unido al átomo central de berilio. Los electrones de valencia de flúor se separan lo más posible o 180 °, dando a este compuesto una forma lineal.

Si agrega otro átomo de flúor para hacer BeF₃, lo más lejos que pueden llegar los pares de electrones de valencia entre sí es 120 °, lo que forma una forma plana trigonal.

Bonos dobles y triples en la teoría VSEPR

La geometría molecular está determinada por las posibles ubicaciones de un electrón en una capa de valencia, no por cuántos pares de electrones de valencia están presentes. Para ver cómo funciona el modelo para una molécula con dobles enlaces, considere el dióxido de carbono, CO₂. Si bien el carbono tiene cuatro pares de electrones de enlace, solo hay dos lugares donde se pueden encontrar electrones en esta molécula (en cada uno de los dobles enlaces con oxígeno). La repulsión entre los electrones es menor cuando los dobles enlaces están en lados opuestos del átomo de carbono. Esto forma una molécula lineal que tiene un ángulo de enlace de 180 °.

Para otro ejemplo, considere el ion carbonato, CO₃^2-. Al igual que con el dióxido de carbono, hay cuatro pares de electrones de valencia alrededor del átomo de carbono central. Dos pares están en enlaces simples con átomos de oxígeno, mientras que dos pares son parte de un enlace doble con un átomo de oxígeno. Esto significa que hay tres ubicaciones para los electrones. La repulsión entre electrones se minimiza cuando los átomos de oxígeno forman un triángulo equilátero alrededor del átomo de carbono. Por lo tanto, la teoría VSEPR predice que el ion carbonato tomará una forma plana trigonal, con un ángulo de enlace de 120 °.

Excepciones a la teoría VSEPR

La teoría de Repulsión de pares de electrones de valencia no siempre predice la geometría correcta de las moléculas. Los ejemplos de excepciones incluyen:

• moléculas de metal de transición (p. ej., CrO₃ es trigonal bipiramidal, TiCl_{4 4} es tetraédrico)
• moléculas de electrones impares (CH₃ es plano en lugar de piramidal trigonal)
• algunos AX₂mi_{0 0} moléculas (p. ej., CaF₂ tiene un ángulo de enlace de 145 °)
• algunos AX₂mi₂ moléculas (por ejemplo, Li₂O es lineal en lugar de doblado)
• algunos AX_{6 6}mi₁ moléculas (por ejemplo, XeF_{6 6} es octaédrica en lugar de piramidal pentagonal)
• algunos AX₈mi₁ moléculas

Fuente

R.J. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews vol. 252, pp. 1315-1327, "Cincuenta años del modelo VSEPR"