QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

Andalucía · 2019 · Reserva 2 · Opción B

Enunciado

Opción B · Cuestión 3. Considere las moléculas

\text{NF}_3

\text{CH}_3\text{OH}

:

a) Escriba sus estructuras de Lewis.

b) Justifique sus geometrías según la TRPECV.

c) Razone si son o no polares.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{NF}_3: \text{N con 1 par libre}; \quad \text{CH}_3\text{OH}: \text{O con 2 pares libres}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{NF}_3: \text{pirámide trigonal}; \quad \text{CH}_3\text{OH}: \text{tetraédrica en C, angular en O}\;}

\boxed{\;\textbf{c) Las dos son polares } (\mu \neq 0)\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El procedimiento es siempre el mismo, y en este orden: electrones de valencia $\to$ Lewis $\to$ dominios electrónicos $\to$ geometría $\to$ polaridad.

\text{NF}_3: \; 5 + 3(7) = 26\ e^- \qquad\qquad \text{CH}_3\text{OH}: \; 4 + 4(1) + 6 = 14\ e^-

Presta atención a los pares solitarios: el nitrógeno conserva uno y el oxígeno, dos. Son ellos los que deforman la geometría y los que hacen que ninguna de las dos moléculas sea simétrica.

Y ten en cuenta que en el metanol hay que analizar dos átomos centrales: el carbono y el oxígeno.

Desarrollo

a) Estructuras de Lewis.

Trifluoruro de nitrógeno. El nitrógeno forma tres enlaces simples y conserva un par solitario; cada flúor completa su octeto con tres pares:

\ddot{\text{F}}\!-\!\ddot{\text{N}}(\ddot{\text{F}})\!-\!\ddot{\text{F}} \qquad (\text{1 par libre sobre el N, 3 sobre cada F})

Metanol. El carbono forma cuatro enlaces (tres con hidrógenos y uno con el oxígeno); el oxígeno forma dos (con el carbono y con un hidrógeno) y conserva dos pares solitarios:

\text{H}_3\text{C}\!-\!\ddot{\text{O}}\!-\!\text{H} \qquad (\text{2 pares libres sobre el O})

b) Geometrías según la TRPECV.

$\text{NF}_3$ : el nitrógeno tiene

3

dominios enlazantes

+ 1

solitario

= 4

dominios (

\text{AX}_3\text{E}

). La disposición de los pares es tetraédrica, pero la geometría molecular —solo los átomos— es una pirámide trigonal. El par solitario repele con más intensidad que los enlazantes, así que los ángulos

\text{F}\!-\!\text{N}\!-\!\text{F}

se cierran hasta unos

102^\circ

.

$\text{CH}_3\text{OH}$ : hay dos centros que analizar.

En torno al carbono: $4$ dominios, todos enlazantes ( $\text{AX}_4$ ) $\Rightarrow$ tetraédrica, $109{,}5^\circ$ .
En torno al oxígeno: $2$ enlazantes $+ 2$ solitarios $= 4$ dominios ( $\text{AX}_2\text{E}_2$ ) $\Rightarrow$ angular, con el ángulo $\text{C}\!-\!\text{O}\!-\!\text{H}$ próximo a $108^\circ$ .

c) Polaridad: las dos moléculas son polares.

$\text{NF}_3$ . Los enlaces

\text{N}\!-\!\text{F}

son muy polares (el flúor es el elemento más electronegativo) y, al estar la molécula en forma de pirámide, sus dipolos no se cancelan: hay una resultante no nula, dirigida hacia la base de flúores. Es polar, aunque su momento dipolar es pequeño (

0{,}23\ \text{D}

) porque la contribución del par solitario del nitrógeno apunta en sentido opuesto a la de los enlaces y la compensa en parte.

$\text{CH}_3\text{OH}$ . El enlace

\text{O}\!-\!\text{H}

es fuertemente polar y la geometría angular del oxígeno impide cualquier cancelación: la molécula es claramente polar (

1{,}7\ \text{D}

). De hecho, el grupo

\text{O}\!-\!\text{H}

le permite formar enlaces de hidrógeno, lo que explica que el metanol sea líquido y totalmente miscible con agua.

Si alguna de las dos fuera simétrica —como el

\text{BF}_3

, trigonal plano— los dipolos se anularían y la molécula sería apolar.

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

Consejo

Separa siempre disposición de los pares (tetraédrica en las dos moléculas) de geometría molecular (piramidal y angular). Es la distinción que la TRPECV introduce y la que se pregunta.

En el metanol, no te quedes en un solo átomo central: describe la geometría en torno al carbono y en torno al oxígeno. Un análisis parcial deja medio apartado sin contestar.

Para la polaridad, razona con vectores: enlaces polares $+$ geometría asimétrica $=$ molécula polar. Con esa regla resuelves también los casos contrarios ( $\text{CO}_2$ , $\text{CCl}_4$ , $\text{BF}_3$ ), que tienen enlaces polares y, sin embargo, son apolares.