El número estérico es igual al número de $ \ sigma $ -bonds + el número de pares de electrones solitarios en el átomo central. Nos da el número de orbitales hibridados.
Es bastante sencillo calcularlo, pero el problema aquí es que siempre se debe dibujar la Estructura de Lewis antes de poder llegar a calcular el número estérico. y luego el número y tipos de orbitales híbridos. Incluso eso es bastante simple para un compuesto más pequeño, incluso como XeF $ _6 $, pero cuando se trata de hidrocarburos complejos, es un poco difícil.
Mi pregunta es si existe algún conocido (o no tan conocido, pero funciona) para hacer esto, para ahorrar tiempo. Sería genial si alguien pudiera compartir sus ideas y ayudarme.
Gracias de antemano.
Comentarios
- Me gustaría señalar que su primera y segunda oraciones se contradicen. Tome, por ejemplo, $ \ ce {SF4} $. Tenemos dos 2 -electron-2-center (2e2c) $ \ ce {SF} $ $ \ sigma $ bonos y uno (también 4e3c $ \ ce {F \ bond {…} S \ bond {…} F} $ bond También tenemos un par solitario adicional. El enlace 4e3c también es $ \ sigma $ -simétrico. Por lo tanto, tenemos tres o cuatro enlaces $ \ sigma $ – dependiendo de cómo se cuente – y por lo tanto un número estérico de cuatro o cinco. Sin embargo, el azufre está $ \ mathrm {sp ^ 2} $ hibridado, es decir, solo tres orbitales participan en la hibridación.
- Esta pregunta se publicó antes de que yo aprendiera d sobre el concepto de enlaces de banano y otros enlaces especiales, en los que están presentes múltiples centros (como 4e3c y 2e3c). Por lo tanto, asumí que en todos los compuestos, el número estérico es igual al número de orbitales hibridados.
Respuesta
Respuesta corta: no.
El número estérico es una propiedad de un átomo, no un compuesto. Necesitas saber qué átomo está conectado a un átomo dado para saber su número estérico. Para compuestos simples, generalmente puede determinar estas conexiones porque la fórmula sugiere un átomo central y grupos circundantes. Para los hidrocarburos y otros compuestos orgánicos, debe considerar la isomería. Dada la capacidad del carbono para formar patrones de unión complicados, incluso las fórmulas simples pueden producir un número considerable de isómeros con diferentes patrones de unión y números estéricos.
Veamos algunos ejemplos.
$ \ ce { C4H10} $
Esta fórmula corresponde a dos compuestos con las estructuras que se muestran:
En este caso, ambos compuestos tienen los cuatro átomos de carbono con un número estérico de 4.
No siempre es cierto que un conjunto de Los isómeros de hidrocarburos siempre tendrán el mismo número estérico para todos los átomos de carbono o incluso el mismo conjunto de números estéricos.
$ \ ce {C4H8} $
Esta fórmula corresponde a seis isómeros:
Tenga en cuenta que cuatro de estas estructuras tienen dos átomos de carbono con número estérico 4 y dos átomos de carbono con número estérico 3. Los otros dos tienen los cuatro átomos de carbono con número estérico 4.
Cualquier método para calcular el número estérico de átomos de carbono en un compuesto orgánico usando solo la fórmula fallar. Debes examinar la estructura.
Respuesta
Muy bien… Encontré un atajo y me gustaría compartirlo en caso de que sea útil para otros. Sin embargo, esta fórmula es aplicable a moléculas con solo un átomo central.
Así es como funciona :
-
Encuentre $ N = \ frac {V + M \ pm I} {2} $, donde $ V = n (\ ce {e -}) $, el número de electrones de valencia del átomo central, que es igual al número de grupo según el antiguo sistema IUPAC, $ M = n (\ text {atom}) $, el número de átomos monovalentes directamente enlazados a él, y $ I $ es el número de cargas positivas o negativas presentes (réstelo si la carga es positiva y súmelo si la carga es negativa). Este $ N $ es el número estérico.
-
Ahora, encuentre el número de pares de enlaces ($ BP $) de electrones, que es igual al número de átomos que rodean el átomo. Sin embargo, esto es un poco difícil para una especie como $ \ ce {H3BO3} $, que en realidad es $ \ ce {B (OH) 3} $, cuando se escribe según el método IUPAC de escribir primero los átomos menos electronegativos.
-
A continuación, encuentre el número de pares solitarios ($ LP $) de electrones, que es igual a $ N-BP $.
-
Ahora, dibuja la estructura del átomo, usando el átomo central, dibujando el esqueleto del átomo usando el número estérico y luego asignando los pares de enlaces y los pares solitarios a los respectivos enlaces / átomos.
Eso es para un átomo con un solo átomo central.
Ahora, para un Hidrocarburo, aunque no es posible obtener la forma directamente de la fórmula molecular, es posible encontrar su estructura e hibridación si y solo si se proporciona la estructura básica del átomo.
- Para un compuesto con un solo enlace $ \ sigma $ entre átomos de carbono, la hibridación es $ sp ^ 3 $
- Para un $ \ sigma $ y un $ \ pi $ bond, es $ sp ^ 2 $ hibridado, y
- Para un $ \ sigma $ y dos $ \ pi $ bonos, es $ sp $ hibridado.
Entonces, básicamente, no existe una fórmula para los hidrocarburos, pero hay una fórmula para compuestos más pequeños, con un un solo átomo central solamente.
Responder
Les he estado enseñando a mis alumnos el mismo atajo por AbhigyanC, pero expresado de manera un poco diferente. Usando los mismos símbolos:
LP = (VMI) / 2
donde
LP = No. de pares solitarios en el átomo central
V = No. de electrones de valencia traídos por el átomo central
M = No. de hidrógenos o halógenos unidos al átomo central
I = Carga de la especie
Es una reordenación de la fórmula de carga formal y usa las siguientes observaciones adicionales:
- El hidrógeno siempre forma enlaces simples
- Los halógenos forman enlaces simples cuando son periféricos (en lo menos lo suficientemente bueno para la química general)
- La carga neta se puede asignar al átomo central porque los átomos periféricos permitidos no toman cargas formales distintas de cero
Por supuesto, El número estérico es: N = M + LP
¡Este atajo me permite (y a cualquier estudiante que lo adopte) simplemente mirar una fórmula y llegar a la predicción VSEPR con un simple cálculo mental!