INFORME TRABAJO PRÁCTICO N° 2 ESTRUCTURA DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

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Análisis de la tendencia observada:

Podemos observar que de los resultados obtenidos en el cálculo de la energía de unión, se desprende una tendencia donde la misma aumenta en un período a medida que nos movemos hacia la derecha.

Curva de energía potencial

Método utilizado: Ab-initio.

Base: Small (3-21G)

Adjuntar gráficos y comentarlos brevemente destacando los aspectos importantes de los mismos, discutiéndolos en términos del significado de unión química.

(ver anexo I)

Al comparar las curvas de H2 y He2 vemos en la primera un notorio “valle” donde la energía potencial alcanza su punto mínimo y por ende donde la molécula de hidrógeno alcanza su estadío de mayor estabilidad. En cambio, al observar el gráfico de He2 notamos que no existe dicho valle en esta curva. Dicho de otra forma el Helio no alcanza una energía potencial mínima necesaria para formar la molécula (tiende a cero pero nunca llega a él). Este fenómeno se lo atribuimos a que, al ser un gas noble, el Helio no podrá (en las condiciones terrestres) formar una molécula de He2 estable.

Describa los resultados obtenidos en el cálculo de la distribución de probabilidad electrónica en función de la distancia y comente las conclusiones obtenidas.

A medida que la distancia entre los átomos de H se achica, vemos (en tres estadíos) como las nubes electrónicas se van fusionando paulatinamente hasta llegar a estar completamente ligadas por un enlace sigma cuya forma se asemeja a la de un maní. En el gráfico, el primer estadío (donde los átomos se encuentran tan separados que sus nubes no interaccionan) se encuentra en la porción de la curva que tiende a cero; el segundo estadío corresponde a la parte en la que la curva tiende a la Ep mínima; el tercer y último estadío lo alcanza en el valle antes mencionado.

Diagramas de OM

Comentar: tipo de orbitales moleculares presentes en las moléculas diatómicas visualizadas y sus características, número de nodos y energía orbital, órdenes de enlace y energías de unión. Adjunte imágenes de un orbital σenlazante, uno σantienlazante, uno π enlazante y uno π antienlazante.

(ver anexo II)

La molécula de N2 presenta tres orbitales sigma enlazantes con un nodo cada uno (σ1s-1s , σ2s-2s y σ2p-2p) dos orbitales sigma antienlazantes con dos nodos separados por un plano nodal con probabilidad de encontrar electrones igual a cero cada uno (σ*1s-1s , σ*2s-2s) y un orbital pi enlazante de dos nodos (π2p-2p) Su orden de enlace es igual a tres. La molécula de de O2 presenta tres orbitales sigma enlazantes de un nodo cada uno (σ1s-1s , σ2s-2s y σ2p-2p) dos orbitales sigma antienlazantes de dos nodos separados por un plano nodal cada uno (σ*1s-1s , σ*2s-2s), un orbital pi enlazante de dos nodos (π2p-2p) y un orbital pi antienlazante de cuatro nodos separados por un plano que coincide con el eje molecular y por un plano nodal (perpendicular al eje molecular) de probabilidad cero (π*2p-2p) Su orden de enlace es igual a dos (tanto para el singlete como para el triplete). La molécula de F2 presenta tres orbitales sigma enlazantes de un nodo cada uno (σ1s-1s , σ2s-2s y σ2p-2p), dos orbitales sigma antienlazantes de dos nodos separados por un plano nodal de probabilidad cero (σ*1s-1s , σ*2s-2s), un orbital pi enlazante de dos nodos (π2p-2p) y un orbital pi antienlazante de cuatro nodos separados por dos planos: uno que coincide con el eje molecular y otro plano nodal de probabilidad cero (π*2p-2p) Su orden de enlace es igual a uno.

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Geometría molecular. (expresar todas las distancias en Å y los ángulos en grados)

Sistema

Distancia Calculada Å

Distancias tabuladas*. Å

Ángulos calculados

Ángulos TREPEV

Ángulos tabulados*

NH3

0,998

1,012

109,116°

109,5°

109,5°

PCl5

2,05

2,020

90°

90°

90°

2,05

2,124

120°

120°

120°

2,05

2, 040

180°

180°

180°

CO3 2-

1,297

1,56

120°

120°

120°

* Indicar fuente bibliográfica: Atkins-Jones. (2012). Principios de Química (5 ed, pp. 95). Panamericana.

Adjuntar gráfico de distribución de densidad electrónica para el caso del CO32-.

[pic 1]

Conclusiones

Comentar, en general, los resultados obtenidos en la parte computacional del Trabajo Práctico.

Utilizando el programa Hyperchem pudimos calcular la Energía de Ionización y comprobar la tendencia (ya conocida), donde la misma aumenta cuando nos movemos a la derecha en un mismo período. También comprobamos la tendencia de la Energía de Unión para tres moléculas diatómicas y para un dímero de agua. Además con esta herramienta pudimos visualizar dos curvas de energía en función de la distancia de los núcleos de dos moléculas: H2 y He2. No sólo