QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2017 · Junio · Opción A

Enunciado

Dadas las especies químicas

\text{H}_2\text{S}

\text{PF}_3

:

a) Representarlas mediante estructuras de Lewis. (0,5 puntos)

b) Predecir la geometría de las especies anteriores según la teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia. (1 punto)

c) Razonar si cada una de esas moléculas es polar o no polar. (0,5 puntos)

Datos (de la tabla del examen): números atómicos H = 1, S = 16, P = 15, F = 9. Electronegatividad: H = 2,1; S = 2,5; P = 2,1; F = 4,0.

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Resultado

a) H₂S: S con dos enlaces S–H y dos pares solitarios. PF₃: P con tres enlaces P–F y un par solitario; cada F con tres pares solitarios.

b) H₂S:

\text{AB}_2\text{E}_2

, angular. PF₃:

\text{AB}_3\text{E}

, pirámide trigonal.

c) Las dos son polares: enlaces polares en geometrías (angular y piramidal) en las que los momentos dipolares no se anulan.

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Estrategia

Todo sale de los electrones de valencia. Con las configuraciones se cuentan los electrones que aporta cada átomo y se reparten en pares de enlace y pares solitarios alrededor del átomo central (S y P). Con la TRPECV, los pares (de enlace y solitarios) se alejan lo más posible; la geometría se describe solo con las posiciones de los átomos. Por último, la polaridad: enlaces polares (diferencia de electronegatividad) y una geometría en la que sus momentos dipolares no se anulan.

Desarrollo

Configuraciones electrónicas

\text{H}: 1s^1 \qquad \text{S}: [\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4 \qquad \text{P}: [\text{Ne}]\,3s^2\,3p^3 \qquad \text{F}: 1s^2\,2s^2\,2p^5

Electrones de valencia: H 1, S 6, P 5, F 7.

a) Estructuras de Lewis

H₂S ( $2\cdot 1 + 6 = 8$ electrones, 4 pares): el azufre forma dos enlaces simples S–H y le quedan dos pares solitarios. Cada H tiene su par de enlace (dos electrones, su capa completa) y el S, ocho electrones a su alrededor: H–S–H, con dos pares solitarios sobre el azufre.

PF₃ ( $5 + 3\cdot 7 = 26$ electrones, 13 pares): el fósforo forma tres enlaces simples P–F (uno con cada flúor) y le queda un par solitario; cada flúor tiene tres pares solitarios y completa su octeto. Todos los átomos salvo el H cumplen la regla del octeto.

b) Geometría (TRPECV)

H₂S: el S está rodeado de 4 pares (2 de enlace y 2 solitarios), tipo $\text{AB}_2\text{E}_2$ . Los cuatro pares se orientan hacia los vértices de un tetraedro, pero solo dos tienen átomo: la molécula es angular, con un ángulo menor que $109{,}5^\circ$ (los pares solitarios repelen más; el real es de unos $92^\circ$ ).
PF₃: el P está rodeado de 4 pares (3 de enlace y 1 solitario), tipo $\text{AB}_3\text{E}$ . Los pares se dirigen a los vértices de un tetraedro y, con tres átomos, la molécula es una pirámide trigonal (el P en el vértice y los tres F en la base), con ángulos algo menores de $109{,}5^\circ$ .

c) Polaridad

H₂S: la diferencia de electronegatividad S–H es pequeña ( $2{,}5 - 2{,}1 = 0{,}4$ ), pero los enlaces son algo polares, con la carga parcial negativa en el S. Como la molécula es angular, los dos momentos dipolares no se anulan (y los pares solitarios refuerzan el momento resultante): la molécula es polar.
PF₃: los enlaces P–F son muy polares ( $4{,}0 - 2{,}1 = 1{,}9$ ), con la carga negativa en los F. En una pirámide trigonal los tres momentos dipolares no se anulan, y además está el par solitario del P: la molécula es polar.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

No confundas la disposición de los pares con la geometría de la molécula: en las dos los pares apuntan a un tetraedro, pero la geometría se nombra solo por los átomos (angular y pirámide trigonal, no «tetraédrica»).

Para la polaridad no basta con decir que los enlaces son polares: hay que razonar con la geometría si los momentos dipolares se anulan o no. Los datos de electronegatividad del examen están para que los uses.

Paso 1 de 3

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(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado) Dadas las moléculas