¿Qué es la teoría VSEPR y cómo predice la geometría molecular?

La teoría VSEPR (Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia) establece que los pares de electrones alrededor de un átomo central se alejan entre sí para minimizar la repulsión. A partir del número de pares enlazantes y pares libres se deduce la geometría electrónica y, descontando los pares libres, la geometría molecular real (forma observable).

¿Por qué el ángulo del agua (104,5°) es menor que el del metano (109,5°)?

El agua tiene geometría electrónica tetraédrica (2 pares enlazantes + 2 pares libres). Los pares libres ocupan más espacio angular que los pares enlazantes porque están más cerca del núcleo y ejercen mayor repulsión, comprimiendo el ángulo H-O-H hasta 104,5°, frente a los 109,5° del metano, que no tiene pares libres.

¿Cuál es la diferencia entre geometría electrónica y geometría molecular?

La geometría electrónica describe la disposición de todos los pares de electrones (enlazantes y libres) alrededor del átomo central. La geometría molecular solo considera la posición de los átomos, ignorando los pares libres. Por ejemplo, el NH₃ tiene geometría electrónica tetraédrica, pero geometría molecular piramidal trigonal porque uno de los cuatro pares es libre.

¿Qué moléculas tienen geometría lineal según VSEPR?

Tienen geometría lineal las moléculas con solo 2 pares enlazantes y ningún par libre (AX₂), como CO₂ (dióxido de carbono) y BeF₂, con ángulo de enlace de 180°. También adoptan geometría lineal moléculas AX₂E₃ como XeF₂, donde 3 pares libres ecuatoriales fuerzan a los 2 átomos F a posiciones axiales opuestas.

¿Qué relación hay entre VSEPR e hibridación?

VSEPR predice la geometría a partir de la repulsión electrónica; la hibridación es el modelo de enlace que la justifica matemáticamente. Geometría lineal → sp; trigonal plana → sp²; tetraédrica → sp³; bipiramidal trigonal → sp³d; octaédrica → sp³d². Ambos modelos coinciden en sus predicciones geométricas, aunque VSEPR no requiere conocer los orbitales d.

Simulador VSEPR - Geometría Molecular 3D

Configuración del átomo central

Pares enlazantes (X): 41 a 6 ligandos

Pares libres (E): 00 a 3 pares no enlazantes

Mostrar pares libres como lóbulos Mostrar etiquetas

Moléculas famosas (carga rápida)

Geometría 3D (arrastra para rotar)

Arrastra con el ratón o el dedo para rotar la molécula. Los pares libres se muestran como lóbulos amarillos.

Resultado: AX₄ con átomo central C

Notación VSEPRAX₄

Pares totales4 (4 enlazantes + 0 libres)

Geometría electrónicaTetraédrica

Geometría molecularTetraédrica

Ángulo de enlace ideal109,5°

Hibridaciónsp³

Ejemplos realesCH₄, NH₄⁺, SiCl₄

Predicciones para clase

12 casos, siempre los mismos y en el mismo orden: un profesor puede decir «haz los casos 3, 7 y 11». En cada uno, predice antes de tocar el simulador. Al comprobar, tu predicción queda fijada y se abre el botón para cargar el punto de partida arriba y hacer tú mismo el cambio.

Casos comprobados: 0 de 12 · aciertos: 0

Caso 1 · Del metano al amoniaco

Parte de: CH₄X = 4 · E = 0Cambio: cargar NH₃

El CH₄ tiene 4 pares enlazantes y ningún par libre en su átomo central, el carbono. Cambio: carga el NH₃ desde «Moléculas famosas», que tiene X = 3 y E = 1 en su átomo central, el nitrógeno. Antes de mover nada en el simulador, predice: ¿qué geometría molecular tendrá?

Punto de partida: AX₄ · geometría electrónica tetraédrica · geometría molecular tetraédrica

¿Qué geometría molecular tendrá?TetraédricaPirámide trigonalTrigonal planaAngular

Guía de VSEPR y Geometría Molecular

Pares electrónicos, hibridación y forma molecular

Tabla VSEPR Completa

La teoría VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion, repulsión de pares de electrones de la capa de valencia, también llamada TRePEV en español) predice la geometría 3D de una molécula contando los pares de electrones (enlazantes y libres) alrededor del átomo central. La regla básica: los pares de electrones se repelen entre sí y adoptan la disposición que minimiza esa repulsión. Es un contenido clásico de la química de Bachillerato y la EBAU en España, y de la preparatoria, la secundaria y la educación media en Latinoamérica.

Notación	Pares	Geometría electrónica	Geometría molecular	Ángulo	Hibridación	Ejemplo
AX₂	2+0	Lineal	Lineal	180°	sp	CO₂
AX₃	3+0	Trigonal plana	Trigonal plana	120°	sp²	BF₃
AX₂E	2+1	Trigonal plana	Angular	<120°	sp²	SO₂
AX₄	4+0	Tetraédrica	Tetraédrica	109,5°	sp³	CH₄
AX₃E	3+1	Tetraédrica	Pirámide trigonal	<109,5° (~107°)	sp³	NH₃
AX₂E₂	2+2	Tetraédrica	Angular	<109,5° (~104,5°)	sp³	H₂O
AX₅	5+0	Bipirámide trigonal	Bipirámide trigonal	90° y 120°	sp³d	PCl₅
AX₄E	4+1	Bipirámide trigonal	Balancín (sube y baja)	<90° y <120° (SF₄: ~102° en el ecuador)	sp³d	SF₄
AX₃E₂	3+2	Bipirámide trigonal	Forma T	~90°	sp³d	ClF₃
AX₂E₃	2+3	Bipirámide trigonal	Lineal	180°	sp³d	XeF₂
AX₆	6+0	Octaédrica	Octaédrica	90°	sp³d²	SF₆
AX₅E	5+1	Octaédrica	Pirámide cuadrada	<90°	sp³d²	BrF₅
AX₄E₂	4+2	Octaédrica	Cuadrada plana	90°	sp³d²	XeF₄

Casos de Uso Reales

Agua (H₂O) — Angular

El oxígeno tiene 2 pares enlazantes (con los H) y 2 pares libres. La geometría electrónica es tetraédrica, pero la geometría molecular es angular (ángulo ~104,5°). Los pares libres comprimen el ángulo respecto al ideal de 109,5°.

Amoniaco (NH₃) — Pirámide trigonal

El nitrógeno tiene 3 enlaces y 1 par libre. Geometría electrónica tetraédrica, molecular piramidal trigonal. El par libre del N reduce el ángulo H-N-H a ~107°. Esta forma asimétrica explica por qué el amoniaco es polar.

Metano (CH₄) — Tetraédrica perfecta

El carbono con 4 enlaces y sin pares libres adopta la geometría tetraédrica ideal con ángulos de 109,5°. Es la molécula prototipo de la hibridación sp³ y la base de la estereoquímica orgánica.

Hexafluoruro de azufre (SF₆) — Octaédrica

El azufre con 6 enlaces y 0 pares libres adopta geometría octaédrica perfecta (90°). SF₆ es muy estable e inerte; se usa como gas aislante en transformadores eléctricos por su densidad y resistencia dieléctrica.

Preguntas Frecuentes

¿Por qué los pares libres comprimen el ángulo de enlace?

Un par libre está concentrado más cerca del núcleo del átomo central que un par enlazante (que se reparte entre dos núcleos). Por tanto ocupa más espacio angular y empuja a los pares enlazantes, reduciendo el ángulo entre ellos.

Tip: en H₂O el ángulo es 104,5° (no 109,5°) precisamente por los 2 pares libres.

¿Cómo cuento pares de electrones en una molécula?

Dibuja la estructura de Lewis del compuesto. Cuenta los enlaces al átomo central (cada enlace simple, doble o triple cuenta como UN par enlazante para VSEPR). Suma los pares libres del átomo central (no los de los ligandos).

Tip: en CO₂ hay 2 enlaces dobles, pero VSEPR los trata como 2 pares enlazantes → AX₂ → lineal.

¿Qué es la hibridación y cómo se relaciona con VSEPR?

La hibridación es el modelo orbital que explica VSEPR: los orbitales s, p (y eventualmente d) del átomo central se combinan para formar orbitales híbridos que apuntan hacia los pares electrónicos. Total de pares 2 = sp, 3 = sp², 4 = sp³, 5 = sp³d, 6 = sp³d².

¿Cuál es la diferencia entre geometría electrónica y molecular?

La geometría electrónica considera TODOS los pares (enlazantes + libres). La geometría molecular considera SOLO la disposición de los átomos (ignora los pares libres en la forma final, aunque sí afectan los ángulos).

Ejemplo: H₂O tiene geom. electrónica tetraédrica pero molecular angular.

¿Por qué H₂O es angular y CO₂ lineal si ambos tienen 2 ligandos?

Porque difieren en pares libres. El oxígeno de H₂O tiene 2 pares libres (AX₂E₂, geometría base tetraédrica → angular). El carbono de CO₂ no tiene pares libres (AX₂, geometría lineal). VSEPR predice formas distintas según el balance X+E.

¿Los enlaces dobles y triples cuentan como uno o varios?

En VSEPR, todo enlace múltiple cuenta como UN solo par enlazante (un dominio electrónico). Aunque tenga más electrones, ocupa una sola dirección espacial. Por eso CO₂ (2 dobles) es AX₂ y no AX₄.

Tip: enlaces múltiples son ligeramente más voluminosos que simples y comprimen los ángulos, pero la geometría base se mantiene.

Cómo Predecir la Geometría — Paso a Paso

Dibuja la estructura de Lewis

Identifica el átomo central (normalmente el menos electronegativo o el único de ese tipo) y dibuja todos los enlaces y pares libres.

Cuenta los dominios electrónicos del átomo central

Cada enlace (simple, doble o triple) cuenta como 1. Cada par libre cuenta como 1. Suma X (enlaces) + E (pares libres).

Determina la geometría electrónica

Total = 2 → lineal. Total = 3 → trigonal plana. Total = 4 → tetraédrica. Total = 5 → bipirámide trigonal. Total = 6 → octaédrica.

Identifica la geometría molecular

Quita visualmente los pares libres y observa la forma que dejan los átomos. Esa es la geometría molecular real.

Ajusta los ángulos según pares libres

Cada par libre comprime los ángulos respecto al valor ideal. En la familia tetraédrica son pocos grados (NH₃: ~107°; H₂O: ~104,5°, frente a 109,5°), pero no es una regla fija: en el SF₄, con un solo par libre, el ángulo F–S–F ecuatorial baja de 120° a ~102°.

Mejores Prácticas

Empieza con Lewis

No saltes a la geometría sin dibujar primero la estructura de Lewis. Es la base para contar pares correctamente.

Cuenta solo el átomo central

Los pares libres de los ligandos NO cuentan para VSEPR del centro. Solo importan los del átomo en cuestión.

Pares libres en bipirámide

En las variantes de AX₅ con pares libres (AX₄E, AX₃E₂ y AX₂E₃), los pares libres se sitúan en posiciones ECUATORIALES (no axiales): allí solo tienen 2 vecinos a 90° (en un polo tendrían 3), así que se repelen menos.

Enlaces múltiples = 1 dominio

Para VSEPR, dobles y triples cuentan como un solo par. Solo los simples y los pares libres se cuentan independientemente.

Memoriza los 5 casos base

Lineal, trigonal, tetraédrica, bipirámide trigonal y octaédrica. Todo lo demás son variantes con pares libres.

Relaciona con polaridad

La geometría molecular determina si una molécula es polar o apolar. Simétricas (CH₄, CO₂) suelen ser apolares; asimétricas (H₂O, NH₃) son polares.

Errores Frecuentes

Confundir geometría electrónica con molecular (H₂O no es tetraédrica, es angular).
Contar enlaces dobles como 2 pares (en VSEPR siempre cuentan como 1 dominio).
Olvidar los pares libres del átomo central al determinar la geometría.
Asumir ángulos perfectos siempre (los pares libres siempre comprimen).
Aplicar VSEPR a metales de transición sin precaución (ahí entra la teoría del campo cristalino).
Confundir geometría con polaridad: una molécula simétrica con enlaces polares puede ser apolar.

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