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La estructura de Lewis del ion metasilicato es un enlace simple Si-O, un doble enlace Si-O y un enlace simple Si-O; el Si central tiene 3 dominios de electrones (0 pares solitarios), dando una disposición de dominio de electrones plana trigonal y una geometría molecular planartrigonal con un ángulo de enlace 120°. Si se describe mejor como sp2-hibridado, y ion metasilicato es apolar porque los dipolos de enlace se cancelan por simetría molecular.
Figura 1: Estructura de Lewis de ion metasilicato (O3Si)
| Fórmula química | O3Si |
| Número CAS | 15593-54-1 |
| Cargo neto | -2 |
| Total de electrones de valencia | 24 |
| Estructura de Lewis | Enlace simple Si-O, doble enlace Si-O y enlace simple Si-O |
| Geometría electrónica | trigonal plana |
| Geometría molecular | trigonal plana |
| Modelo de hibridación | sp2 (Si central) |
| Ángulo de enlace | 120° |
| Polaridad | Molécula apolar |
En química acuosa y de procesos, O3Si existe como el anión ion metasilicato. Se encuentra como contraión y fuente controlada de Si en sales, tampones, electroquímica y protocolos analíticos, y como reactivo en síntesis que requieren un equivalente definido de material que contiene Si.
Para dibujar la estructura ion metasilicato de Lewis, primero contamos el total de electrones de valencia. O3Si contiene 3×6 (O) + 4 (Si) − 2 (anión neto); la carga neta de -2 da un total de 24 electrones de valencia para colocar.
El átomo central es Si. 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 = 3×6 (O) + 4 (Si) − 2 (anión neto) = 24 electrones.
Coloque Si 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: Enlace simple Si–O, enlace doble Si–O y enlace simple Si–O; no hay pares solitarios en Si.
Por lo tanto, contar los electrones enlazantes y no enlazantes alrededor del Si 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 Si-terminales son equivalentes en el híbrido de resonancia.
La teoría VSEPR establece que los dominios de electrones 3 alrededor del Si se organizan para minimizar la repulsión mutua, dando una geometría de dominio de electrones planartrigonal.
Debido a que 0 de estos dominios son pares solitarios (y los pares solitarios se repelen más fuertemente que los pares enlazantes), la geometría molecular observada es trigonal plana; el ángulo del enlace Si se establece en 120° 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 0 pares solitarios en Si, 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, Si utiliza orbitales híbridos sp2 para formar las direcciones equivalentes 3 del dominio electrónico (3 enlace + 0 par solitario).
Carga formal en Si central = V − N − ½B = 4 − 0 − ½×8 = 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 metasilicato es apolar. Aunque los enlaces individuales Si-terminales son polares cuando los átomos difieren en electronegatividad, la geometría planartrigonal hace que su suma vectorial sea cero, por lo que no hay un dipolo molecular neto.
Un error común es creer que los enlaces polares garantizan una molécula polar. ion metasilicato muestra lo contrario: dipolos de enlace idénticos dispuestos con simetría plana trigonal se cancelan exactamente, produciendo una especie apolar.
Interpretación consistente con referencias estándar VSEPR/geometría molecular.Su carácter apolar gobierna la solvatación y el comportamiento intermolecular; especifique el grado y el manejo al realizar el abastecimiento.
| Especies | Fórmula | Átomo central | Dominios de electrones | Geometría molecular | Polaridad |
|---|---|---|---|---|---|
| ion metasilicato | O3Si | Si | 3 | trigonal plana | Apolar |
| tetrafluoruro de silicio | F4Si | Si | 4 | tetraédrica | Apolar |
| silano | H4Si | Si | 4 | tetraédrica | Apolar |
El ion metasilicato es apolar. Su simetría plana trigonal cancela exactamente los dipolos de enlace.
Enlace simple Si–O, enlace doble Si–O y enlace simple Si–O; no hay pares solitarios en Si. Utiliza todos los 24 electrones de valencia y la estructura preferida lleva carga formal cero en el átomo central.
El ángulo Si es aproximadamente 120°. La repulsión de par solitario comprime el ángulo desde el valor trigonal plana ideal.
El modelo convencional es sp2. ion metasilicato tiene 3 dominios electrónicos alrededor del Si central.
El número CAS es 15593-54-1. PubChem y NIST lo identifican con O3Si; 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 15593-54-1 identifica la sustancia, no una especificación de pureza universal.
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