QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Enlace químico y geometría molecular

Comunidad de Madrid · 2019 · Julio · Opción B

Enunciado

Para cada una de las siguientes moléculas:

\text{BF}_3

\text{CH}_3\text{Cl}

.

a) (0,5 puntos) Dibuje su estructura de Lewis.

b) (0,5 puntos) Justifique el número de pares de electrones enlazantes y el de pares libres del átomo central.

c) (0,5 puntos) Dibuje e indique su geometría molecular aplicando el método de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (RPECV).

d) (0,5 puntos) Justifique su polaridad.

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Resultado

$\text{BF}_3$ : 3 pares enlazantes y 0 libres (octeto incompleto); triangular plana (120°); apolar.
$\text{CH}_3\text{Cl}$ : 4 pares enlazantes y 0 libres; tetraédrica (≈ 109,5°); polar.

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Estrategia

El orden de trabajo es siempre el mismo: electrones de valencia → estructura de Lewis → pares
alrededor del átomo central → geometría (RPECV) → polaridad.

La RPECV coloca los pares del átomo central lo más alejados posible: 3 pares, triangular plana;

4 pares, tetraédrica. Si no hay pares libres, la geometría molecular coincide con la de los pares.

Una molécula es apolar si sus enlaces polares están dispuestos simétricamente y sus momentos

dipolares se anulan; si no se anulan, es polar.

El boro es la excepción a la regla del octeto que hay que saber reconocer: con 3 electrones de
valencia, solo forma 3 enlaces y se queda con 6 electrones.

Desarrollo

a) Estructuras de Lewis

Electrones de valencia: B (grupo 13) 3; C (grupo 14) 4; F y Cl (grupo 17) 7; H 1.

$\text{BF}_3$ : $3 + 3\cdot 7 = 24$ electrones (12 pares). El boro, central, forma un enlace sencillo

con cada flúor, y cada flúor completa su octeto con 3 pares libres:

\begin{array}{ccccc} & & :\!\ddot{\text{F}}\!: & & \\ & & | & & \\ :\!\ddot{\text{F}}\! & - & \text{B} & - & \!\ddot{\text{F}}\!: \end{array}

El boro queda con solo 6 electrones (3 pares): es un caso de octeto incompleto.

$\text{CH}_3\text{Cl}$ : $4 + 3\cdot 1 + 7 = 14$ electrones (7 pares). El carbono, central, forma

cuatro enlaces sencillos (tres con H y uno con Cl); el cloro completa su octeto con 3 pares libres:

\begin{array}{ccccc} & & \text{H} & & \\ & & | & & \\ \text{H} & - & \text{C} & - & \!\ddot{\text{Cl}}\!: \\ & & | & & \\ & & \text{H} & & \end{array}

El carbono tiene su octeto completo (4 pares).

b) Pares enlazantes y pares libres del átomo central

Molécula	Átomo central	Pares enlazantes	Pares libres	Tipo RPECV
$\text{BF}_3$	B	3	0	$\text{AB}_3$
$\text{CH}_3\text{Cl}$	C	4	0	$\text{AB}_4$

En el $\text{BF}_3$ el boro aporta sus 3 electrones de valencia, uno a cada enlace B−F: 3 pares

enlazantes y ningún electrón sobrante, luego 0 pares libres.

En el $\text{CH}_3\text{Cl}$ el carbono aporta sus 4 electrones a cuatro enlaces (3 C−H y 1 C−Cl):

4 pares enlazantes y 0 pares libres.

c) Geometría molecular (RPECV)

$\text{BF}_3$ : tres pares enlazantes se separan al máximo en un plano, a 120°: geometría

triangular plana, con el boro en el centro del triángulo y los flúor en los vértices.

$\text{CH}_3\text{Cl}$ : cuatro pares enlazantes se dirigen hacia los vértices de un tetraedro:

geometría tetraédrica, con ángulos próximos a 109,5°. No es un tetraedro regular, porque un
vértice lo ocupa un átomo distinto (Cl) y los enlaces C−Cl y C−H tienen distinta longitud.

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

d) Polaridad

$\text{BF}_3$ : los enlaces B−F son muy polares (el flúor es mucho más electronegativo que el boro),

pero los tres momentos dipolares son iguales y están a 120° en un plano: su suma vectorial es
cero. La molécula es apolar.

$\text{CH}_3\text{Cl}$ : el enlace C−Cl es bastante polar y los C−H casi nada; los momentos no son

iguales y no se compensan, así que queda un momento dipolar neto dirigido hacia el cloro. La
molécula es polar.

\vec{\mu}(\text{BF}_3) = 0 \qquad \vec{\mu}(\text{CH}_3\text{Cl}) \neq 0

Consejo

Enlaces polares no implican molécula polar: decide con la geometría. El $\text{BF}_3$ tiene enlaces muy polares y es apolar por simetría; el $\text{CH}_3\text{Cl}$ es polar porque un vértice del tetraedro es distinto.

No intentes completar el octeto del boro con un doble enlace: en la PAU se espera la estructura con tres enlaces sencillos y octeto incompleto.