Estructura de Lewis y Laboratorio Molecular VSEPR

Construye moléculas seleccionando átomos centrales, agregando ligandos y colocando pares libres. Arrastra para rotar la forma VSEPR 3D y observa cómo los pares libres distorsionan los ángulos de enlace.

Ejemplo resuelto — Estructura de Lewis y Laboratorio Molecular VSEPR

Steric Number (SN)	4
Formal Charge on Central Atom	0
Multi-lone-pair compression:	≈ 104.5°

Estos son los valores que muestra la calculadora al abrir la página. Cambia cualquier entrada de arriba para recalcularlos.

Cargando simulación interactiva...

Los pares solitarios ocupan más sitio que los enlaces 🖖

La teoría VSEPR explica las formas moleculares asumiendo que los pares de electrones en la capa de valencia de un átomo central se repelen entre sí. Para minimizar la repulsión electrostática, estos pares se organizan en el espacio para maximizar su separación (lineal, tetraédrica, octaédrica). Los pares libres no enlazantes ocupan más espacio que los pares enlazados, ya que se mantienen cerca de un solo núcleo. Esto distorsiona los ángulos ideales: en el agua, la repulsión de los dos pares libres reduce el ángulo de enlace H-O-H de los ideales 109.5° a 104.5°.

De puntos planos a forma real 🖖

Este laboratorio convierte un diagrama de Lewis plano en la forma 3D que realmente adopta una molécula. La receta es puro conteo: suma los átomos enlazados al átomo central y sus pares solitarios para obtener el número estérico, y ese único número predice la geometría. Los pares solitarios invisibles cuentan tanto como los átomos visibles: el metano (CH₄) y el amoníaco (NH₃) tienen ambos número estérico 4, pero el amoníaco cambia un enlace por un par solitario, inclinando el tetraedro aparentemente plano hacia una pirámide.

El mito del orbital d de la hipervalencia 🖖

Construye SF₄ o XeF₄ y el laboratorio indica hibridación sp³d o sp³d² — el relato de los libros de texto para un átomo central con más de ocho electrones. Sin embargo, la química computacional lo ha refutado en gran medida: los orbitales d del azufre y del xenón están demasiado altos en energía para contribuir de forma significativa. Estas moléculas hipervalentes se describen mejor con enlaces de tres centros y cuatro electrones repartidos entre los ligandos, así que la pulcra etiqueta sp³d es más una ficción didáctica útil que la realidad física.

VSEPR — CUENTA LOS DOMINIOS ELECTRÓNICOS Y LUEGO NOMBRA LO QUE FORMAN LOS ÁTOMOS

¿Qué forma molecular adopta tu molécula?

VSEPR necesita dos recuentos. Primero los dominios electrónicos alrededor del átomo central — cada enlace cuenta una vez, tenga los pares que tenga, y cada par solitario cuenta otra vez —, y eso fija la geometría electrónica. Después mira solo los átomos: los pares solitarios siguen ahí empujando, pero son invisibles al nombrar la forma. Seis casos cubren casi todo lo que te pedirán predecir.

Dos dominios — lineal, 180° AX₂ → 180°

Tres dominios, sin par solitario — trigonal plana, 120° AX₃ → 120°

Cuatro dominios, un par solitario — piramidal trigonal AX₃E → 107.8°

Cuatro dominios, dos pares solitarios — angular AX₂E₂ → 104.5°

Cinco dominios, un par solitario — balancín AX₄E → 173° / 102°

Seis dominios, dos pares solitarios — plano-cuadrada, 90° AX₄E₂ → 90°

Dos dominios — lineal, 180°

Qué sabes: Dos dominios electrónicos en el átomo central y ningún par solitario. Un enlace doble o triple sigue contando como un único dominio.

Dominios: AX₂ → 180°

Ejemplo resuelto: CO₂: el carbono lleva dos enlaces dobles y ningún par solitario → 2 dominios → lineal, O=C=O a exactamente 180°

Abrir este caso: Dióxido de carbono (CO₂)

Dos dominios — lineal, 180°. Dos dominios y ningún par solitario: los átomos quedan en una recta que pasa por el centro. Dos dominios electrónicos en el átomo central y ningún par solitario. Un enlace doble o triple sigue contando como un único dominio. — Dos dominios y ningún par solitario: los átomos quedan en una recta que pasa por el centro.

Tres dominios, sin par solitario — trigonal plana, 120°

Qué sabes: Tres dominios electrónicos y ningún par solitario. Todo queda plano en un mismo plano.

Dominios: AX₃ → 120°

Ejemplo resuelto: BF₃: el boro tiene tres enlaces simples y ningún par solitario → 3 dominios → trigonal plana, F–B–F = 120°

Abrir este caso: Trifluoruro de boro (BF₃)

Tres dominios, sin par solitario — trigonal plana, 120°. Tres dominios enlazantes en un plano: a 120°, sin nada que los deforme. Tres dominios electrónicos y ningún par solitario. Todo queda plano en un mismo plano. — Tres dominios enlazantes en un plano: a 120°, sin nada que los deforme.

Cuatro dominios, un par solitario — piramidal trigonal

Qué sabes: Cuatro dominios electrónicos, uno de ellos un par solitario. La geometría electrónica es tetraédrica; la forma que se nombra cuenta solo los tres átomos.

Dominios: AX₃E → 107.8°

Ejemplo resuelto: NH₃: el nitrógeno tiene tres enlaces más un par solitario → 4 dominios → piramidal trigonal, H–N–H = 107,8° en vez de 109,5°

Abrir este caso: Amoníaco (NH₃)

Cuatro dominios, un par solitario — piramidal trigonal. Geometría electrónica tetraédrica con un vértice invisible: los átomos forman una pirámide. Cuatro dominios electrónicos, uno de ellos un par solitario. La geometría electrónica es tetraédrica; la forma que se nombra cuenta solo los tres átomos. — Geometría electrónica tetraédrica con un vértice invisible: los átomos forman una pirámide.

Cuatro dominios, dos pares solitarios — angular

Qué sabes: Cuatro dominios electrónicos con dos pares solitarios. La geometría electrónica sigue siendo tetraédrica, pero solo hay dos átomos unidos.

Dominios: AX₂E₂ → 104.5°

Ejemplo resuelto: H₂O: el oxígeno tiene dos enlaces más dos pares solitarios → 4 dominios → angular, H–O–H = 104,5°

Abrir este caso: Agua (H₂O)

Cuatro dominios, dos pares solitarios — angular. Dos enlaces y dos pares solitarios: los átomos dibujan un ángulo, no una recta. Cuatro dominios electrónicos con dos pares solitarios. La geometría electrónica sigue siendo tetraédrica, pero solo hay dos átomos unidos. — Dos enlaces y dos pares solitarios: los átomos dibujan un ángulo, no una recta.

Cinco dominios, un par solitario — balancín

Qué sabes: Cinco dominios electrónicos, uno un par solitario. La geometría electrónica es bipiramidal trigonal, la primera con dos clases distintas de posición.

Dominios: AX₄E → 173° / 102°

Ejemplo resuelto: SF₄: el azufre tiene cuatro enlaces más un par solitario → 5 dominios → balancín, con el F–S–F axial comprimido a 173° y el par ecuatorial a 102°

Abrir este caso: Tetrafluoruro de azufre (SF₄)

Cinco dominios, un par solitario — balancín. Bipirámide trigonal con el par solitario ecuatorial: los átomos forman un balancín. Cinco dominios electrónicos, uno un par solitario. La geometría electrónica es bipiramidal trigonal, la primera con dos clases distintas de posición. — Bipirámide trigonal con el par solitario ecuatorial: los átomos forman un balancín.

Seis dominios, dos pares solitarios — plano-cuadrada, 90°

Qué sabes: Seis dominios electrónicos con dos pares solitarios. La geometría electrónica es octaédrica y las seis posiciones son equivalentes.

Dominios: AX₄E₂ → 90°

Ejemplo resuelto: XeF₄: el xenón tiene cuatro enlaces más dos pares solitarios → 6 dominios → plano-cuadrada, F–Xe–F = 90°

Abrir este caso: Tetrafluoruro de xenón (XeF₄)

Seis dominios, dos pares solitarios — plano-cuadrada, 90°. Geometría electrónica octaédrica con los pares solitarios opuestos: los átomos forman un cuadrado plano. Seis dominios electrónicos con dos pares solitarios. La geometría electrónica es octaédrica y las seis posiciones son equivalentes. — Geometría electrónica octaédrica con los pares solitarios opuestos: los átomos forman un cuadrado plano.

Referencias (2)

Insight block 3 — the calculation that took the d orbitals away: E. Magnusson, "Hypercoordinate molecules of second-row elements: d functions or d orbitals?" Journal of the American Chemical Society 112(22), 7940–7951, 1990.
And the model the tool actually applies: R. J. Gillespie and R. S. Nyholm, "Inorganic stereochemistry." Quarterly Reviews, Chemical Society 11(4), 339–380, 1957 — where VSEPR was set out, including lone pairs occupying more space than bonding pairs.

Problema resuelto al detalle

El agua construida a partir de su recuento de electrones y el ángulo de enlace de 104,5° 5 pasos
Construya la molécula de agua a partir únicamente de su recuento de electrones: número estérico, carga formal, geometría y ángulo de enlace. A continuación, explique por qué el ángulo es de 104,5° y no los 109,5° que predice la geometría.
1. Cuente los electrones de valencia y agrúpelos en pares. El oxígeno aporta seis, cada hidrógeno uno, y ocho electrones equivalen a cuatro pares.
  
  $valence = 6 (O) + 2 \times 1 (H) = 8 e^{-} = 4 pairs$
2. Dos pares intervienen en el enlace, por lo que el resto son pares solitarios. El número estérico contabiliza ambos tipos, porque ambos ocupan espacio: esa es la única idea que contiene el modelo VSEPR.
  
  $bonding pairs = 2 \Rightarrow lone pairs = 4 - 2 = 2 \Rightarrow SN = 2 + 2 = 4 (A X_{2} E_{2})$
3. La carga formal comprueba si la estructura es la adecuada: electrones de valencia, menos los electrones de los pares solitarios, menos la mitad de los electrones enlazantes. Un valor de cero significa que no existe una disposición mejor.
  
  $FC = V - N - \frac{1}{2} B = 6 - 4 - \frac{1}{2} (4) = 0$
4. Un número estérico de 4 significa que los cuatro pares se disponen tetraédricamente, lo que daría 109,5° si los cuatro fueran iguales. No lo son, y la compresión aumenta con el número de pares solitarios.
  
  $SN = 4 \Rightarrow tetrahedral 109. 5^{\circ}; C H_{4} 109. 5^{\circ} \to N H_{3} 10 7^{\circ} \to H_{2} O 104. 5^{\circ}$
5. La consecuencia es un dipolo. Dos momentos de enlace O–H a 104,5° se suman vectorialmente para dar 1,85 D; si se endereza la molécula a 180°, se anulan exactamente.
  
  $μ = 2 μ_{OH} cos \frac{104. 5 ^{\circ}}{2} = 2 (1.51) (0.611) = 1.85 D; 18 0^{\circ} \Rightarrow μ = 0$
Respuesta

AX₂E₂, número estérico 4, carga formal 0, angular a 104,5°. La diferencia de 5° se debe a los pares solitarios: pertenecen a un solo núcleo en lugar de compartirse entre dos, por lo que ocupan más espacio y comprimen los pares enlazantes —aproximadamente 2,5° por par solitario—, motivo por el cual la serie marca 109,5° para el metano, 107° para el amoníaco y 104,5° para el agua. Esa angulación residual no es un mero detalle. Una molécula lineal con dos enlaces idénticos carece de momento dipolar neto; los 104,5° del agua le otorgan 1,85 D, y prácticamente todo lo que el agua hace como disolvente —disolver sales, formar puentes de hidrógeno, hervir 160 K por encima del H₂S, más pesado, cuando la tendencia del grupo indica que debería hervir a menor temperatura— deriva de esos cinco grados.

$A X_{2} E_{2}, SN = 4, FC = 0, bent at 104. 5^{\circ}$

Por el equipo de 42Math · Actualizado 2026-07-27

Contrastado con fuentes publicadas. Se agradecen correcciones. Política editorial · Correcciones

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