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La estructura de Lewis del ion clorato es un enlace simple Cl-O, un doble enlace Cl-O y un doble enlace Cl-O; el Cl central tiene 4 dominios de electrones (1 par solitario), dando una disposición tetraédrica de dominio de electrones y una geometría molecular trigonal piramidal con un ángulo de enlace ≈107°. Cl se describe mejor como sp3-hibridado, y clorato es polar porque la forma piramidal trigonal (y/o los átomos terminales desiguales) evitan la cancelación de los dipolos de enlace.
Figura 1: Estructura de Lewis de clorato (ClO3-)
| Fórmula química | ClO3- |
| Número CAS | 14866-68-3 |
| Cargo neto | -1 |
| Total de electrones de valencia | 26 |
| Estructura de Lewis | Enlace simple Cl-O, doble enlace Cl-O y doble enlace Cl-O |
| Geometría electrónica | tetraédrica |
| Geometría molecular | piramidal trigonal |
| Modelo de hibridación | sp3 (Cl central) |
| Ángulo de enlace | ≈107° |
| Polaridad | Molécula polar |
En química acuosa y de procesos, ClO3- existe como el ion anión clorato. 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 clorato de Lewis, primero contamos el total de electrones de valencia. ClO3- contiene 7 (Cl) + 3×6 (O) − 1 (anión neto); la carga neta de -1 da un total de 26 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) + 3×6 (O) − 1 (anión neto) = 26 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: Cl–O enlace simple, doble enlace Cl–O y doble enlace Cl–O; un par solitario 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 1 de estos dominios son pares solitarios (y los pares solitarios se repelen más fuertemente que los pares enlazantes), la geometría molecular observada es trigonal piramidal; el ángulo del enlace Cl se establece en ≈107° 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 1 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 (3 enlace + 1 par solitario).
Cargo formal en Cl central = V − N − ½B = 7 − 2 − ½×10 = 0. La estructura de Lewis preferida lleva carga formal cero en el átomo central (y en los terminales), por lo que es el contribuyente dominante.
El ion clorato es polar. La forma piramidal trigonal 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 clorato la disposición piramidal trigonal 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 |
|---|---|---|---|---|---|
| ion clorato | ClO3- | Cl | 4 | piramidal trigonal | 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 ion clorato es polar. Su geometría piramidal trigonal (y/o átomos terminales desiguales) evita que los dipolos de enlace se cancelen.
Enlace simple Cl–O, doble enlace Cl–O y doble enlace Cl–O; un par solitario en Cl. Utiliza todos los 26 electrones de valencia y la estructura preferida lleva carga formal cero en el átomo central.
El ángulo Cl es aproximadamente ≈107°. La repulsión de par solitario comprime el ángulo desde el valor tetraédrica ideal.
El modelo convencional es sp3. clorato tiene 4 dominios electrónicos alrededor del Cl central.
El número CAS es 14866-68-3. PubChem (CID 104770) y NIST lo identifica con ClO3-; 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 14866-68-3 identifica la sustancia, no una especificación de pureza universal.
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