Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Junio · Opción B

a) Configuraciones electrónicas$$\text{A}\ (Z = 6):\ 1s^2\,2s^2\,2p^2$$$$\text{B}\ (Z = 12):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$$$$\text{C}\ (Z = 17):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$$A es el carbono (periodo 2, grupo 14), B el magnesio (periodo 3, grupo 2) y C el cloro (periodo 3, grupo 17).

b) Compuesto covalente

Los dos no metales son A (carbono) y C (cloro): sus electronegatividades son altas y parecidas (2,5 y 3,0), así que no se transfieren electrones sino que se comparten. Al carbono le faltan cuatro electrones para el octeto y al cloro uno: el carbono forma cuatro enlaces covalentes simples, uno con cada átomo de cloro.$$\text{Fórmula molecular: } \text{CCl}_4 \ (\text{AC}_4)$$c) Estructura de Lewis

Electrones de valencia: $4 + 4\cdot 7 = 32$ (16 pares). El carbono, en el centro, forma cuatro enlaces simples C–Cl y no le queda ningún par solitario; cada cloro conserva tres pares solitarios y completa su octeto:$$\text{Cl}{-}\underset{\displaystyle\text{Cl}}{\overset{\displaystyle\text{Cl}}{\underset{|}{\overset{|}{\text{C}}}}}{-}\text{Cl}$$(En el dibujo, cada átomo de cloro lleva además sus tres pares solitarios alrededor.)

Geometría (TRPECV). El carbono tiene 4 pares de electrones, todos de enlace (tipo $\text{AX}_4$). Para alejarse al máximo se dirigen a los vértices de un tetraedro: la molécula es tetraédrica, con ángulos de $109{,}5^\circ$.

Polaridad. Cada enlace C–Cl es polar, porque el cloro es más electronegativo que el carbono y atrae hacia sí el par compartido. Pero los cuatro momentos dipolares son iguales y apuntan a los vértices de un tetraedro regular: su suma es cero. La molécula de $\text{CCl}_4$ es apolar.

d) Compuesto iónico

El magnesio (B) es un metal con dos electrones de valencia ($3s^2$) y baja energía de ionización: tiende a perderlos y quedar como $\text{Mg}^{2+}$, con la configuración del neón. El cloro (C) tiende a ganar un electrón y quedar como $\text{Cl}^-$, con la configuración del argón. La gran diferencia de electronegatividad (1,2 frente a 3,0) hace que se transfieran los electrones.

Para que el compuesto sea neutro hacen falta dos $\text{Cl}^-$ por cada $\text{Mg}^{2+}$:$$\text{Mg} \longrightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\,e^- \qquad 2\,\text{Cl} + 2\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Cl}^- \qquad\Longrightarrow\qquad \text{MgCl}_2\ (\text{BC}_2)$$