QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

Andalucía · 2019 · Reserva 3 · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 3. Explique, razonadamente, cuáles de las siguientes afirmaciones respecto al trifluoruro de boro (BF3\text{BF}_3) son ciertas:

a) El boro presenta una hibridación sp2sp^2 en dicho compuesto.

b) Es una molécula polar ya que tiene enlaces polares.

c) Conduce la corriente eléctrica cuando se encuentra en estado líquido.
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Resultado
  a) Cierta: 3 dominios ⇒  sp2, trigonal plana  \boxed{\;\textbf{a) Cierta: 3 dominios } \Rightarrow \; sp^2, \text{ trigonal plana}\;}  b) Falsa: los dipolos se anulan por simetrıˊa (μ=0)  \boxed{\;\textbf{b) Falsa: los dipolos se anulan por simetría } (\mu = 0)\;}  c) Falsa: es molecular, sin portadores de carga  \boxed{\;\textbf{c) Falsa: es molecular, sin portadores de carga}\;}
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Estrategia

Empieza por la estructura de Lewis, porque de ella salen los tres apartados. El boro solo tiene 3 electrones de valencia, así que forma tres enlaces y se queda con 6 electrones, sin pares solitarios: es una de las excepciones clásicas a la regla del octeto.Dominios electroˊnicos=3  enlazantes+0  solitarios=3(AX3)\text{Dominios electrónicos} = 3 \; \text{enlazantes} + 0 \; \text{solitarios} = 3 \qquad (\text{AX}_3)Esa ausencia de pares libres lo decide todo: geometría trigonal plana, simétrica, y por tanto molécula apolar pese a tener enlaces muy polares.
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Desarrollo

a) Cierta.

Con tres dominios electrónicos alrededor del boro, este necesita tres orbitales híbridos equivalentes, que resultan de combinar el orbital 2s2s con dos orbitales 2p2p:s+p+p  ⟶  3 orbitales sp2s + p + p \;\longrightarrow\; \textbf{3 orbitales } sp^2Se disponen en un plano formando ángulos de 120∘120^\circ, y el orbital pp restante queda vacío y perpendicular al plano. La geometría molecular es trigonal plana.

(Ese orbital pp vacío, por cierto, explica que el BF3\text{BF}_3 sea un ácido de Lewis muy potente: puede aceptar un par de electrones.)

b) Falsa.

La primera parte de la afirmación es correcta: los enlaces B ⁣− ⁣F\text{B}\!-\!\text{F} son muy polares, porque la diferencia de electronegatividad entre el flúor (el elemento más electronegativo) y el boro es grande.

Pero la conclusión no se sigue. La polaridad de una molécula es la suma vectorial de los dipolos de enlace, y al estar los tres dispuestos en un plano formando ángulos de 120∘120^\circ, se cancelan exactamente:μ⃗total=μ⃗1+μ⃗2+μ⃗3=0⃗⟹moleˊcula apolar\vec{\mu}_{\text{total}} = \vec{\mu}_1 + \vec{\mu}_2 + \vec{\mu}_3 = \vec{0} \qquad\Longrightarrow\qquad \text{molécula } \textbf{apolar}Es la misma situación que en el CO2\text{CO}_2 (lineal) o el CCl4\text{CCl}_4 (tetraédrico): enlaces polares y molécula apolar, porque la geometría es simétrica.

c) Falsa.

El BF3\text{BF}_3 es una sustancia molecular covalente, no un compuesto iónico ni un metal. Para conducir la corriente hacen falta portadores de carga móviles, y aquí no los hay:
  • No existen iones, porque no se forma una red iónica.
  • No hay electrones deslocalizados, porque todos están localizados en enlaces o en pares solitarios.
Por tanto no conduce ni en estado líquido ni en ninguno otro (de hecho, a temperatura ambiente el BF3\text{BF}_3 es un gas, dado que sus moléculas apolares solo interaccionan mediante débiles fuerzas de dispersión).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

El apartado b) encierra el error conceptual más repetido del bloque de enlace: confundir enlace polar con molécula polar. Para que la molécula lo sea hacen falta las dos cosas: enlaces polares y geometría asimétrica.

El BF3\text{BF}_3 es el ejemplo estándar de excepción al octeto por defecto: el boro se queda con seis electrones. Menciónalo al justificar a): es lo que explica que solo haya tres dominios y, con ellos, la hibridación sp2sp^2.

Y para las cuestiones de conductividad, hazte siempre la misma pregunta: ¿qué transporta la carga? Iones libres (compuesto iónico fundido o disuelto) o electrones deslocalizados (metal). Si no hay ninguno de los dos, no hay conducción.
Paso 1 de 3
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