Modelo de repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia
Al contrario de los que ocurre en los enlaces de tipo iónico, los enlaces covalentes se dice que son direccionales, es decir, en estos enlaces los átomos se encuentran formando enlaces en unas direcciones concretas. La geometría molecular, vienen dada por la disposición que tienen los distintos átomos de las moléculas que se encuentran en el espacio, y depende de la dirección en la que se encuentran los enlaces covalentes que ha formado cada uno de los átomos.
La teoría de Lewis nos enseña el número y el tipo de enlaces que se constituyen entre los átomos de las diferentes moléculas; pero, la teoría no nos da información a cerca de sus geometrías. La geometría de las moléculas puede calcularse a través de técnicas altamente sofisticadas, como puede ser la difracción de los electrones, o la espectroscopía infrarroja entre otras técnicas. A través de dichas técnicas se hace posible determinar las distancias espaciales lo que miden los ángulos de los enlaces con una alta precisión.
Las moléculas tienen formas muy variadas geométricamente hablando; así por ejemplo, la conocidísima molécula del agua, H2O, cuenta con una forma de ángulo, pero otras moléculas como la del cloruro de berilio, presentan una forma lineal, el fluoruro de boro presenta una forma plana, y el amoníaco es piramidal.
La geometría de moléculas que son diatómicas, como por ejemplo el cloro, tienen que ser lineales debido a que dos puntos describen a una línea recta. Para las moléculas que se encuentran formadas por tres o más de tres átomos existe un método simple que nos hace comprender y poder preveer las direcciones en las que se podrán formar los diferentes enlaces covalentes, y de este modo, poder conocer la geometría de las moléculas que nos interesen. Dicho método es el modelo de repulsión entre las parejas de electrones que se encuentran en la capa de valencia, lo cual da la geometría de las moléculas, que vienen dada por las repulsiones que tienen lugar en los pares de electrones que se encuentran en la capa de valencia del átomo céntrico. Las parejas de electrones, ya sean éstos compartidos o no, que se encuentran en la capa de valencia del átomo central se colocan espacialmente de manera que se sitúen los más lejos posible unos de otros, con la finalidad de hacer mínima las repulsiones que tendrían lugar entre ellos. Esto es posible gracias a que los paredes de electrones de la capa de valencia acogen una posición que hace máximo el ángulo existente entre dos pares cualquiera.
Veamos ejemplos simples de dicho modelo que predice la geometría de las moléculas:
Para el cloruro de berilio la estructura de Lewis nos presenta una molécula con un ángulo de 180º o menor de 180º, así de acuerdo con el modelo de repulsión, los pares de electrones de la capa de valencia del berilio en BeCl2 se colocan en línea, es decir, lo más lejos posible uno de otro para poder así minimizar las repulsiones que se provocarían entre ellos ( :Be: ).
Debido a que los pares de electrones se encuentran compartidos, los átomos de cloro se colocan donde están los electrones y, de este modo, la molécula de cloruro de berilio es lineal, y el ángulo de cloro – berilio, es de 180º, pues si fuera de menor grado los pares de electrones se encontrarían más cerca unos de otros.
Otro ejemplo, puede ser el de la molécula de BF3. La colocación geométrica que hace mínima la repulsión entre los pares de electrones que se presentan para el boro, es la geometría triangular plana. Debido a esto, la geometría es plana y el ángulo existente entre Flúor – Boro – Flúor es de 120º.
Las geometrías más comunes son la lineal, cuando se trata de dos pares de electrones, por ejemplo en BeCl2; la geometría triangular plana, cuando se hay tres pares de electrones, por ejemplo el caso del BeCl3; la geometría tetraédrica, cuando se comparten o no, 4 pares de electrones, este es el caso del metano; bipirámide trigonal, cuando hay 5 pares de electrones, es el caso del PCl5 y la geometría octaédrica, en el caso del SF6, cuando hay presentes 6 pares de electrones.