Estructura de Lewis y Laboratorio Molecular VSEPR

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°.

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.

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.