QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades

Comunidad de Madrid · 2019 · Junio · Opción B

Enunciado

Para las moléculas

\text{BCl}_3

\text{PCl}_3

:

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

b) (0,5 puntos) Indique su geometría molecular y la hibridación que presenta el átomo central.

c) (0,5 puntos) Explique su polaridad.

d) (0,5 puntos) Indique las fuerzas intermoleculares que presentan.

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Resultado

a) $\text{BCl}_3$ : 3 pares enlazantes, 0 libres; $\text{PCl}_3$ : 3 enlazantes, 1 libre.
b) $\text{BCl}_3$ : triangular plana, $sp^2$ ; $\text{PCl}_3$ : pirámide trigonal, $sp^3$ .
c) $\text{BCl}_3$ apolar (dipolos anulados); $\text{PCl}_3$ polar.
d) $\text{BCl}_3$ : dispersión de London; $\text{PCl}_3$ : dipolo-dipolo y London.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las dos moléculas tienen la misma fórmula,

\text{XCl}_3

, pero no se parecen en nada: la diferencia está en un par de electrones libre. El boro tiene 3 electrones de valencia y los gasta todos en los tres enlaces; el fósforo tiene 5 y le sobran 2, que forman un par solitario.

Con los pares de electrones del átomo central, la TRPECV da la geometría; la hibridación es la que reparte esos pares (3 pares,

sp^2

; 4 pares,

sp^3

). La geometría decide si los dipolos de enlace se anulan, y la polaridad decide las fuerzas intermoleculares.

Desarrollo

a) Pares enlazantes y libres del átomo central.

$\text{BCl}_3$ : el boro ( $Z = 5$ , $1s^2\,2s^2\,2p^1$ ) tiene 3 electrones de valencia. Forma un enlace covalente simple con cada cloro (que aporta un electrón cada uno): 3 pares enlazantes y ningún par libre. El boro se queda con solo 6 electrones a su alrededor: es una excepción a la regla del octeto (octeto incompleto).
$\text{PCl}_3$ : el fósforo ( $Z = 15$ , $[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^3$ ) tiene 5 electrones de valencia. Usa 3 en los enlaces con los tres cloros y le quedan 2: 3 pares enlazantes y 1 par libre. Así completa el octeto.

b) Geometría e hibridación.

Según la TRPECV, los pares de electrones del átomo central se colocan lo más lejos posible entre sí:

Molécula	Pares en el átomo central	Disposición de los pares	Geometría molecular	Hibridación
$\text{BCl}_3$	3 enlazantes + 0 libres	Triangular plana	Triangular plana, ángulos de $120^\circ$	$sp^2$
$\text{PCl}_3$	3 enlazantes + 1 libre	Tetraédrica	Pirámide trigonal, ángulos algo menores de $109{,}5^\circ$	$sp^3$

En el

\text{PCl}_3

el par libre ocupa uno de los vértices del tetraedro, pero no se «ve» en la forma de la molécula: los átomos dibujan una pirámide con el P en el vértice. Como el par libre repele más que los enlazantes, cierra los ángulos Cl–P–Cl (unos

100^\circ

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

c) Polaridad.

En las dos moléculas los enlaces son polares, porque el cloro es más electronegativo que el boro y que el fósforo: cada enlace tiene un momento dipolar dirigido hacia el Cl. La polaridad de la molécula depende de cómo se sumen:

$\text{BCl}_3$ : apolar. Los tres dipolos, iguales y a $120^\circ$ en un plano, se anulan por simetría: momento dipolar total nulo.
$\text{PCl}_3$ : polar. En la pirámide los tres dipolos no se compensan (y el par libre añade asimetría): queda un momento dipolar resultante distinto de cero, a lo largo del eje de la pirámide.

d) Fuerzas intermoleculares.

$\text{BCl}_3$ : al ser apolar, entre sus moléculas solo hay fuerzas de dispersión (de London), debidas a dipolos instantáneos.
$\text{PCl}_3$ : al ser polar, presenta fuerzas dipolo-dipolo (de Van der Waals entre dipolos permanentes) además de las de dispersión de London.

Ninguna de las dos tiene enlaces de hidrógeno: no hay átomos de H unidos a F, O o N.

Consejo

Distingue la disposición de los pares (tetraédrica en el $\text{PCl}_3$ ) de la geometría molecular (pirámide trigonal): la geometría solo describe dónde están los átomos. Es el error más repetido en estas preguntas.

Para la polaridad no basta con decir que los enlaces son polares: hay que razonar si sus momentos dipolares se anulan por la geometría. Enlaces polares y molécula apolar es perfectamente posible.