Edició de «Geometria molecular»

[[Archiu:Water molecule dimensions.svg|thumb|Geometria de la [[aigua|molècula d'aigua]].]]

La '''geometria molecular''' o '''estructura molecular''' es referix a la disposició [[tridimensional]] dels [[àtom]]s que constituïxen una [[molècula]]. Determina moltes de les propietats de les molècules, [[reactivitat]], [[polaritat (química)|polaritat]], [[fase (química)|fase]], [[color]], [[magnetoquímica|magnetisme]], [[activitat biològica]], etc. Actualment, el principal model [[Teoria de Repulsió de Parells d'Electrons de Valéncia]] (TRPEV), empleada internacionalment pel seu gran predictibilitat.

== Determinació de la geometria molecular ==
Les geometries moleculars es determinen millor quan les mostres estan pròximes al [[zero absolut]] perque a temperatures més altes les molècules presentaran un moviment rotacional considerable. En l'estat sòlit la geometria molecular pot ser medida per [[Difracció de rajos X]]. Les geometries es poden calcular per procediments mecànic quàntics ''ab initio'' o per métodos semiempírics de modelament molecular.

La posició de cada àtom es determina per la naturalea dels [[enllaç químic|enllaços químics]] en els que es conecta als seus àtoms veïns. La geometria molecular pot descriure's per les posicions d'estos àtoms en l'espai, mencionant la [[llongitut d'enllaç]] de dos àtoms units, [[àngul d'enllaç]] de tres àtoms conectats i [[àngul de torsió]] de tres enllaços consecutius.

== Moviment atòmic ==
Ya que el moviment dels àtoms en una molècula està determinat per la [[mecànica quàntica]], un deu definir el "moviment" d'una manera quàntica.

Els moviments quàntics (externs) de translació i rotació canvien fortament la geometria molecular. (En algun grau la rotació influïx en la geometria per mig de la [[força de Coriolis]] i la [[distorsió centrífuga]], pero són despreciables en la present discussió).

Un tercer tipo de moviment és la vibració , un moviment intern dels àtoms en una molècula. Les vibracions moleculars són harmòniques (a lo manco en una primera aproximació), #lo que significa que els àtoms oscilen entorn a la seua posició de [[equilibri mecànic|equilibri]], inclús  a la temperatura del zero absolut. En el zero absolut tots els àtoms estan en el seu estat vibracional [[estat basal|basal]] i mostren moviment mecànic quàntic de [[energia del punt zero|punt zero]], açò és, la funció d'ona d'un modo vibracional simple no és un pico agut, sino un exponencial d'ample finit. A temperatures majors, els modos vibracionals poden ser excitats tèrmicament (en un interpretació clàssica, açò s'expressa en enunciar que "les molècules vibraran més ràpit"), pero sempre oscilen al voltant d'una geometria reconeixible per a la molècula.

Per a tindre una comprensió més clara de la provabilitat de que la vibració d'una molècula puga ser tèrmicament excitada, s'inspecciona el [[distribució de Boltzmann|factor de Boltzmann]] <math>\exp\left( -\frac{\Delta E}{kT} \right) </math>, on <math>\Delta E</math>  és l'energia d'excitació del modo vibracional, <math>k</math> és la [[constant de Boltzmann]] i <math>T</math> és la temperatura absoluta. A 298K (25°C), uns valors típics del factor de Boltzmann són:  ΔE = 500 cm<sup>-1</sup> --> 0.089; ΔE = 1000 cm<sup>-1</sup> --> 0.008; ΔE = 1500 cm<sup>-1</sup> --> 7 10<sup>-4</sup>. Açò és, si l'energia d'excitació és 500 cm<sup>-1</sup>, aproximadament el 9% de les molècules estan tèrmicament excitades a temperatura ambiente. La menor energia vibracional d'excitació és el modo de flexió (aproximadament 1600 cm<sup>-1</sup>). En conseqüència, a temperatura ambiente menys del 0,07% de totes les molècules d'una cantitat donada d'aigua vibraran més ràpit que en el zero absolut.

Com es va mencionar anteriorment, la rotació influïx fortament sobre la geometria molecular. Pero, com a moviment mecànic quàntic, s'excita a baixes temperatures (comparada en la vibració). Des d'un punt de vista clàssic, pot dir-se que més molècules rotan més ràpidament a temperatura ambiente, açò és que tenen major [[velocitat angular]] i [[moment angular]]. En llenguage de mecànica quàntica: més "eigenstates" d'alt momentum angular són poblats tèrmicament en aumentar la temperatura. Les energies d'excitació rotacionals típiques estan en l'orde d'uns pocs cm<sup>-1</sup>.

Els resultats de molts experiments [[espectroscòpia|espectroscòpics]] estan eixamplats perque involucren una mija de varis estats rotacionals. Freqüentment és difícil obtindre les geometria a partir dels espectres a altes temperatures, perque el número d'estats rotacionals rastrejats en l'experiment aumenta en incrementar-se la temperatura. En conseqüència, moltes observacions espectroscòpiques a soles es pot esperar que conduïxquen a #geometria moleculars confiables a temperatures propenques al zero absolut.

== Enllaços Atòmics ==
Per definició, els àtoms en les molècules solen estar units uns a uns atres en [[enllaç covalent|enllaços covalent]], que poden ser [[Enllaç simple|simples]], [[Enllaç doble|dobles]] o [[Enllaç triple|triples]], on un "enllaç" és un parell d'electrons compartits entre àtoms veïns. Un atre método d'unió entre àtoms es denomina [[enllaç iònic]] en el que intervenen [[Catió|cations]] positius i [[Anió|anió]] negatius, sense que es formen molècules sino [[Ret iònica|rets iòniques]].

La geometria molecular pot ser especificada en térmens de [[llongitut d'enllaç]], [[àngul d'enllaç]] i [[àngul torsional]]. La llongitut d'enllaç està definida com la distància mija entre els centres de dos àtoms enllaçats en una molècula donada. Un àngul d'enllaç és l'àngul format per tres àtoms enllaçats consecutivament. Per a quatre àtoms units consecutivament en una cadena llínea, l'àngul *torsional és l'àngul entre el pla format pels tres primers àtoms i el pla format pels tres últims àtoms.

== Isòmers ==
Els [[isòmer]]s són tipos de molècules que compartixen la mateixa fòrmula química, pero que tenen diferents #geometria, resultant en propietats molt distintes:
* Una substància "pura" està composta d'a soles un tipo d'isòmer d'una molècula (totes tenen la mateixa estructura geomètrica).
* Els [[Isomeria estructural|isòmers estructurals]] tenen la mateixa fòrmula química, pero diferent ordenament físic, freqüentment formant #geometria moleculars alternes en propietats molt diferents. Els àtoms no estan enllaçats (conectats) en el mateix orde.
* Els [[isomeria funcional|isòmers funcionals]] són una classe especial d'isòmers estructurals, on certs grups d'àtoms exhibixen un tipo especial de comportament, com és un éter o un alcohol.
* Els [[estereoisomería|estereoisòmers]] poden tindre moltes propietats físicoquímiques idèntiques i, al mateix temps, [[activitat biològica]] molt diferent. Açò es deu a que posseïxen la [[quiralitat (química)|quiralitat]] que és molt comuna en els sistemes vivents. Una manifestació d'esta quiralitat és la seua habilitat per a fer rotar la llum polarisada en direccions diferents.
* [[Plegament de proteïnes|Protein folding]], que concernix a la complexa geometria i diferents isómers que les [[proteïna]]s poden tindre.

La geometria molecular es representa en una piràmide en la qual en la punta inicial hi ha una molècula d'oxigen en càrrega negativa, quedant en les atres dos puntes dos molècules d'hidrogen en càrrega positiva, que són separades per un àngul de 104.5º; l'enllaç que unix els #hidrogen en l'oxigen es diu enllaç covalent, i també existix un enllaç que unix a una atra piràmide idèntica a l'anteriorment nomenada cridat enllace pont hidrogen.

== Tipos d'estructura molecular ==

<center>
{| class="wikitable sortable"
|-
! Tipo de molècula
! Forma
! Disposició electrònica<sup>†</sup>
! Geometria<sup>‡</sup>
! Eixamples
|-
! AX<sub>1</sub>E<sub>n</sub>
| [[Molècula diatòmica]]
| [[Archiu:AX1E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:AX1E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Fluorur de hidrogen|HF]], [[Oxigen molecular|O<sub>2</sub>]], [[monòxit de carbono|CO]]
|-
! AX<sub>2</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometria molecular llineal|Llineal]]
| [[Archiu:AX2E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Linear-3D-balls.png|100px]]
| [[Clorur de berili|BeCl<sub>2</sub>]], [[Clorur mercúric|HgCl<sub>2</sub>]], [[Diòxit de carbono|CO<sub>2</sub>]], [[Clorur plumbós|PbCl<sub>2</sub>]]
|-
! AX<sub>2</sub>E<sub>1</sub>
| [[Geometria molecular angular|Angular]]
| [[Archiu:AX2E1-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Bent-3D-balls.png|100px]]
| [[Ion nitrit|NO<sub>2</sub><sup>−</sup>]], [[Diòxit de sofre|SO<sub>2</sub>]], [[ozon|O<sub>3</sub>]]
|-
! AX<sub>2</sub>E<sub>2</sub>
| [[Geometria molecular tetraèdrica angular|Angular forma "V"]]
| [[Archiu:AX2E2-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Bent-3D-balls.png|100px]]
| [[Aigua|H<sub>2</sub>O]], [[Difluorur d'oxigen|OF<sub>2</sub>]], [[Clorur de sofre (II)|SCl<sub>2</sub>]]
|-
! AX<sub>2</sub>E<sub>3</sub>
| [[Geometria molecular llineal|Llineal]]
| [[Archiu:AX2E3-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Linear-3D-balls.png|100px]]
| [[Difluorur de xenó|XeF<sub>2</sub>]], [[Triyodur|I<sub>3</sub><sup>−</sup>]]
|-
! AX<sub>3</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometría molecular trigonal plana|Trigonal plana]]
| [[Archiu:AX3E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Trigonal-3D-balls.png|100px]]
| [[Trifluorur de bor|BF<sub>3</sub>]], [[Carbonat|CO<sub>3</sub><sup>2−</sup>]], [[Ion nitrat|NO<sub>3</sub><sup>−</sup>]], [[Òxit de sofre (VI)|SO<sub>3</sub>]]
|-
! AX<sub>3</sub>E<sub>1</sub>
| [[Tetraedro piramidal]]
| [[Archiu:AX3E1-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Pyramidal-3D-balls.png|100px]]
| [[Amoniaco|NH<sub>3</sub>]], [[Triclorur de fòsfor|PCl<sub>3</sub>]]
|-
! AX<sub>3</sub>E<sub>2</sub>
| [[Geometria molecular en forma de T|Forma de T]]
| [[Archiu:AX3E2-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:T-shaped-3D-balls.png|100px]]
| [[Trifluorur de clor|ClF<sub>3</sub>]], [[Trifluorur de brom|BrF<sub>3</sub>]]
|-
! AX<sub>4</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometria molecular tetraèdrica|Tetraèdrica]]
| [[Archiu:AX4E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Tetrahedral-3D-balls.png|100px]]
| [[Metà|CH<sub>4</sub>]], [[Ió metafosfat|PO<sub>4</sub><sup>3−</sup>]], [[Ió sulfat|SO<sub>4</sub><sup>2−</sup>]], [[Ió perclorat|ClO<sub>4</sub><sup>−</sup>]]
|-
! AX<sub>4</sub>E<sub>1</sub>
| [[Geometria molecular en forma de balancí|Balancí]]
| [[Archiu:AX4E1-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Seesaw-3D-balls.png|100px]]
| [[Tetrafluorur de sofre|SF<sub>4</sub>]]
|-
! AX<sub>4</sub>E<sub>2</sub>
| [[Geometria molecular cuadrada plana|Cuadrada plana]]
| [[Archiu:AX4E2-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Square-planar-3D-balls.png|100px]]
| [[Tetrafluorur de xenó|XeF<sub>4</sub>]]
|-
! AX<sub>5</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometria molecular bipiramidal trigonal|Bipiràmide trigonal]]
| [[Archiu:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png|100px]]
| [[Pentaclorur de fòsfor|PCl<sub>5</sub>]]
|-
! AX<sub>5</sub>E<sub>1</sub>
| [[Geometria molecular piramidal cuadrangular|Piràmide cuadrangular]]
| [[Archiu:AX5E1-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Square-pyramidal-3D-balls.png|100px]]
| [[Pentafluroru de clor|ClF<sub>5</sub>]], [[Pentafluorur de brom|BrF<sub>5</sub>]]
|-
! AX<sub>6</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometria molecular octaèdrica|Octaèdrica]]
| [[Archiu:AX6E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Octahedral-3D-balls.png|100px]]
| [[Hexafluorur de sofre|SF<sub>6</sub>]]
|-
! AX<sub>6</sub>E<sub>1</sub>
| [[Geometría molecular piramidal pentagonal|Piràmide pentagonal]]
| [[Archiu:AX6E1-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Pentagonal-pyramidal-3D-balls.png|100px]]
| XeOF{{su|—|5}}, IOF{{su|2-|5}}<ref>{{cita publicació| first1 = E.
| títul = Mean amplitudes of vibration of the pentagonal pyramidal XeOF<sub>5</sub><sup>−</sup> and IOF<sub>5</sub><sup>2−</sup> anions
| publicació = Journal of Fluorine Chemistry
| volume = 101
| last1 = Baran
| pàgines = 61–63
| any = 2000
| doi = 10.1016/S0022-1139(99)00194-3
}}</ref>
|-
! AX<sub>7</sub>E<sub>0</sub>
| [[Geometría molecular bipiramidal pentagonal|Bipiràmide pentagonal]]
| [[Archiu:AX7E0-3D-balls.png|100px]]
| [[Archiu:Pentagonal-bipyramidal-3D-balls.png|100px]]
| [[Ió heptafluorur de yodo|IF<sub>7</sub>]]
|}
</center>

<center><small>''† Disposició electrònica incloent els parells no enllaçants (mostrats en groc)''</small></center>

<center><small>''‡ Geometria observada (excloent els parells no enllaçants)''</small></center>

== Referències ==
{{Listaref}}

== Bibliografia ==
* {{Cita publicación
| autor = García González, Luis Ignacio
| título = Cómo introducir la geometría molecular en 3º de la ESO
| año = 2008
| revista = [[Anales de la Real Sociedad Española de Química]]
| volumen = 104
| número = 1
| id = ISSN=1575-3417 , pp. 47-49
| url = http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=2558239
}}

== Enllaços externs ==
{{Commonscat|Molecular geometry}}



[[Categoria:Geometria molecular| ]]
[[Categoria:Propietats de l'enllaç químic]]
{{Traduït de|es|Geometría molecular}}