geometría molecular tetraédrica
En una geometría molecular tetraédrica , un átomo central está ubicado en el centro con cuatro sustituyentes que están ubicados en las esquinas de un tetraedro . Los ángulos de enlace son cos −1 (− 1 ⁄ 3 ) = 109,4712206...° ≈ 109,5° cuando los cuatro sustituyentes son iguales, como en el metano ( CH 4 ) [1] [2] y sus análogos más pesados . El metano y otras moléculas tetraédricas perfectamente simétricas pertenecen al grupo puntual T d , pero la mayoría de las moléculas tetraédricas tienensimetría inferior . Las moléculas tetraédricas pueden ser quirales .
El ángulo de enlace para una molécula tetraédrica simétrica como CH 4 se puede calcular usando el producto escalar de dos vectores . Como se muestra en el diagrama, la molécula se puede inscribir en un cubo con el átomo tetravalente (p. ej ., carbono ) en el centro del cubo que es el origen de las coordenadas, O. Los cuatro átomos monovalentes (p. ej., hidrógenos) están en las cuatro esquinas del cubo. (A, B, C, D) elegido de modo que no haya dos átomos en las esquinas adyacentes unidos por una sola arista del cubo. Si la longitud de la arista del cubo se elige como 2 unidades, entonces los dos enlaces OA y OB corresponden a los vectores a = (1, –1, 1) y b= (1, 1, –1), y el ángulo de enlace θ es el ángulo entre estos dos vectores. Este ángulo se puede calcular a partir del producto punto de los dos vectores, definido como a • b = || un || || segundo || cos θ donde || un || denota la longitud del vector a . Como se muestra en el diagrama, el producto escalar aquí es –1 y la longitud de cada vector es √3, de modo que cos θ = –1/3 y el ángulo de enlace tetraédrico θ = arccos (–1/3) ≃ 109,47°.
Además de prácticamente todos los compuestos orgánicos saturados, la mayoría de los compuestos de Si, Ge y Sn son tetraédricos. A menudo, las moléculas tetraédricas presentan enlaces múltiples a los ligandos externos, como en el tetróxido de xenón (XeO 4 ), el ion perclorato ( ClO − 4 ), el ion sulfato ( SO 2− 4 ), el ion fosfato ( PO 3− 4 ). El trifluoruro de tiazilo ( SNF 3 ) es tetraédrico y presenta un triple enlace de azufre a nitrógeno. [3]
Otras moléculas tienen una disposición tetraédrica de pares de electrones alrededor de un átomo central; por ejemplo amoníaco ( NH 3 ) con el átomo de nitrógeno rodeado por tres hidrógenos y un par solitario . Sin embargo, la clasificación habitual considera solo los átomos enlazados y no el par solitario, por lo que el amoníaco en realidad se considera piramidal . Los ángulos H–N–H son 107°, contraídos desde 109,5°. Esta diferencia se atribuye a la influencia del par solitario que ejerce una mayor influencia repulsiva que un átomo enlazado.
Una vez más, la geometría está muy extendida, particularmente para los complejos donde todo el metal tiene una configuración d 0 o d 10 . Los ejemplos ilustrativos incluyen tetrakis(trifenilfosfina)paladio(0) ( Pd[P(C 6 H 5 ) 3 ] 4 ), carbonilo de níquel ( Ni(CO) 4 ) y tetracloruro de titanio ( TiCl 4 ). Muchos complejos con capas d incompletamente llenas suelen ser tetraédricos, por ejemplo, los tetrahaluros de hierro (II), cobalto (II) y níquel (II).
En la fase gaseosa, una sola molécula de agua tiene un átomo de oxígeno rodeado por dos hidrógenos y dos pares solitarios, y la geometría del H 2 O se describe simplemente como doblada sin considerar los pares solitarios no enlazados.
