La estructura de Lewis del catión clorilo es un doble enlace Cl-O y un doble enlace Cl-O; el Cl central tiene 4 dominios de electrones (2 pares solitarios), dando una disposición tetraédrica de dominio de electrones y una geometría molecular angular con un ángulo de enlace ≈104,5°. Cl se describe mejor como sp3-hibridado, y catión clorilo es polar porque la forma angular (y/o los átomos terminales desiguales) evitan la cancelación de los dipolos de enlace.
Figura 1: Estructura de Lewis de catión clorilo (ClO2)
| Fórmula química | ClO2 |
| Número CAS | 12257-63-9 |
| Cargo neto | +1 |
| Total de electrones de valencia | 18 |
| Estructura de Lewis | Doble enlace Cl-O y doble enlace Cl-O |
| Geometría electrónica | tetraédrica |
| Geometría molecular | angular |
| Modelo de hibridación | sp3 (Cl central) |
| Ángulo de enlace | ≈104,5° |
| Polaridad | Molécula polar |
En química acuosa y de procesos, ClO2 existe como el ion catión catión clorilo. Se encuentra como contraión y fuente controlada de Cl en sales, tampones, electroquímica y protocolos analíticos, y como reactivo en síntesis que requieren un equivalente definido de material que contiene Cl.
Para dibujar la estructura catión clorilo de Lewis, primero contamos el total de electrones de valencia. ClO2 contiene 7 (Cl) + 2×6 (O) + 1 (catión neto); la carga neta de +1 da un total de 18 electrones de valencia para colocar.
El átomo central es Cl. Es el átomo menos electronegativo capaz de formar enlaces múltiples y está rodeado por los átomos terminales más electronegativos; El hidrógeno, cuando está presente, siempre ocupa una posición terminal. Las consideraciones de electronegatividad sitúan la densidad electrónica hacia los átomos terminales.
Electrones de valencia totales = 7 (Cl) + 2×6 (O) + 1 (catión neto) = 18 electrones.
Coloque Cl en el centro y conecte cada átomo circundante con un enlace simple, complete los octetos en los átomos terminales y coloque los electrones restantes en el átomo central. La distribución de electrones resultante es: Doble enlace Cl–O y doble enlace Cl–O; 2 pares solitarios en Cl.
Por lo tanto, contar los electrones enlazantes y no enlazantes alrededor del Cl satisface el requisito de octeto/octeto expandido para la estructura dibujada.
Esta especie está mejor representada por estructuras de resonancia; el enlace π se deslocaliza sobre los átomos terminales equivalentes, por lo que todos los enlaces Cl-terminales son equivalentes en el híbrido de resonancia.
La teoría VSEPR establece que los dominios electrónicos 4 alrededor del Cl se organizan para minimizar la repulsión mutua, dando una geometría de dominio electrónico tetraédrica.
Debido a que 2 de estos dominios son pares solitarios (y los pares solitarios se repelen más fuertemente que los pares enlazantes), la geometría molecular observada es angular; el ángulo del enlace Cl se establece en ≈104,5° en lugar del valor ideal para la geometría del dominio electrónico.
Una aproximación VSEPR útil es: repulsión de par solitario-par solitario > repulsión de par solitario-par enlazante > repulsión de par enlazante-par enlazante. Con 2 pares solitarios en Cl, los dominios de pares solitarios ocupan posiciones que minimizan la repulsión general al tiempo que acercan los dominios de enlace (y por lo tanto los átomos unidos).
En el modelo convencional de enlace localizado, Cl utiliza orbitales híbridos sp3 para formar las direcciones de dominio electrónico equivalentes 4 (2 enlace + 2 par solitario).
Cargo formal en Cl central = V − N − ½B = 7 − 4 − ½×8 = -1. La carga formal distinta de cero se distribuye por resonancia/separación de carga; la estructura dibujada es la que contribuye con menor energía.
El catión clorilo es polar. La forma curvada evita la cancelación de los dipolos de enlace. Los dipolos de enlace no se cancelan, dejando un dipolo molecular neto, que influye fuertemente en el comportamiento de solvatación y las interacciones intermoleculares.
El hecho estructural decisivo no es simplemente que los enlaces individuales sean polares; se trata de si la simetría molecular permite que su suma vectorial desaparezca. En catión clorilo la disposición angular evita la cancelación, por lo que permanece un dipolo permanente.
Interpretación consistente con referencias estándar VSEPR/geometría molecular.Este perfil de polaridad sustenta su comportamiento como disolvente, reactivo o intermediario de proceso; al realizar el abastecimiento, especifique el grado y la compatibilidad del contenedor.
| Especies | Fórmula | Átomo central | Dominios de electrones | Geometría molecular | Polaridad |
|---|---|---|---|---|---|
| catión clorilo | ClO2 | Cl | 4 | angular | Polar |
| Cloruro de hidrógeno | HCl | Cl | 4 | lineal (diatómico) | Polar |
| Cloro | Cl2 | Cl | 4 | lineal (diatómico) | Apolar |
| trifluoruro de cloro | ClF3 | Cl | 5 | en forma de T | Polar |
| pentafluoruro de cloro | ClF5 | Cl | 6 | piramidal cuadrado | Polar |
| Clorato | ClO3 | Cl | 4 | piramidal trigonal | Polar |
El catión clorilo es polar. Su geometría angular (y/o átomos terminales desiguales) evita que los dipolos de enlace se cancelen.
Doble enlace Cl–O y doble enlace Cl–O; 2 pares solitarios en Cl. Utiliza todos los 18 electrones de valencia y la estructura preferida lleva una carga formal de -1 en el átomo central.
El ángulo Cl es aproximadamente ≈104,5°. La repulsión de par solitario comprime el ángulo desde el valor tetraédrica ideal.
El modelo convencional es sp3. catión clorilo tiene 4 dominios electrónicos alrededor del Cl central.
El número CAS es 12257-63-9. PubChem y NIST lo identifican con ClO2; Úselo para localizar proveedores y registros de bases de datos.
Alcance técnico: Las estructuras de Lewis, VSEPR y la hibridación son descripciones basadas en modelos para la comunicación química y la predicción de estructuras; La estructura electrónica molecular real se representa con mayor precisión mediante métodos de orbitales moleculares y de química cuántica. Los grados comerciales varían sustancialmente según el proveedor y el uso previsto; CAS 12257-63-9 identifica la sustancia, no una especificación de pureza universal.
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