La repulsión de pares de electrones determina la forma molecular
Los pares de electrones alrededor de un átomo son todos carga negativa, así que se empujan entre sí. Se separan lo más posible, y esa disposición es la forma tridimensional de la molécula. Tanto los pares de enlace como los pares solitarios ocupan espacio y se repelen. Con solo contar los dominios de electrones se fija el esqueleto, lineal, trigonal plano, tetraédrico, etcétera; si hay pares solitarios, los ángulos se estrechan hacia formas angulares o piramidales. Suma las polaridades de enlace como vectores y sabrás además si la molécula entera es polar o apolar.
Los dominios de electrones se repelen y tratan de alejarse lo más posible. Con dos quedan justo opuestos, dando lineal a 180 grados; con tres, trigonal plana a 120 grados; con cuatro, tetraédrica a 109.5 grados. Cinco da una bipirámide trigonal y seis un octaedro. Cambia el número con los botones y observa cómo la disposición se ordena sola.
Un par de enlace queda sujeto entre dos átomos y se mantiene estrecho, pero un par solitario lo retiene un solo átomo y se ensancha más. Por eso empuja con más fuerza a los pares de enlace vecinos. El agua tiene cuatro dominios de electrones, así que el ángulo ideal sería 109.5 grados, pero sus dos pares solitarios reducen el ángulo H-O-H hasta 104.5 grados y doblan la molécula. Activa y desactiva los pares solitarios y observa cómo se encoge el ángulo.
Al nombrar la forma molecular hay que separar la disposición de los dominios de electrones de las posiciones de los átomos. Cuatro dominios siempre se ordenan como un tetraedro, pero si algunos son pares solitarios, la forma que se ve solo con los átomos es distinta. AX₄ sigue siendo tetraédrica; AX₃E con un par solitario pasa a piramidal trigonal; AX₂E₂ con dos pares solitarios queda angular. Alterna entre todos los dominios de electrones y solo los átomos para ver la diferencia.
¿Por qué la disposición se asienta justo ahí? Porque es donde la energía de repulsión total, la suma de cada par empujando a los demás, es mínima. Arrastra un dominio fuera de su mejor posición y, al apiñarse contra un vecino, la suma de repulsión se dispara. Suéltalo y vuelve de golpe a la disposición más abierta y de menor energía. Ese mínimo es la forma que de verdad observamos.
Cada enlace es un pequeño dipolo porque la diferencia de electronegatividad arrastra los electrones hacia un lado. La polaridad de toda la molécula es la suma vectorial de estos dipolos de enlace. En el dióxido de carbono los dos dipolos C=O apuntan justo en sentido opuesto, así que se cancelan y el neto es cero: apolar. El agua está doblada, de modo que sus dos dipolos O-H no se cancelan sino que se suman hacia arriba, dejando un dipolo neto: polar. Cambia entre los dipolos de enlace y el dipolo neto para comprobar la suma de las direcciones.