QuímicaMedio2 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades

Comunidad de Madrid · 2022 · Julio (coincidentes)

Enunciado

Para los siguientes compuestos:

\text{BeCl}_2

\text{CH}_3\text{OH}

\text{BH}_3

.

a) (0,5 puntos) Escriba sus estructuras de Lewis.

b) (0,5 puntos) Justifique cuál/es forma/n enlaces de hidrógeno.

c) (0,5 puntos) Indique su geometría aplicando la teoría de enlace de valencia.

d) (0,5 puntos) Explique si estas moléculas son polares o no.

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Resultado

a) $\text{BeCl}_2$ y $\text{BH}_3$ con octeto incompleto en el átomo central (4 y 6 electrones); $\text{CH}_3\text{OH}$ con dos pares libres en el O.
b) Solo el $\text{CH}_3\text{OH}$ (enlace O–H).
c) $\text{BeCl}_2$ : $sp$ , lineal; $\text{BH}_3$ : $sp^2$ , triangular plana; $\text{CH}_3\text{OH}$ : $sp^3$ , tetraédrica en el C (angular en el O).
d) $\text{BeCl}_2$ y $\text{BH}_3$ apolares; $\text{CH}_3\text{OH}$ polar.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Electrones de valencia: Be 2, B 3, C 4, O 6, Cl 7 y H 1. El berilio y el boro tienen tan pocos que no llegan al octeto (son excepciones: 4 y 6 electrones a su alrededor).

En la teoría de enlace de valencia la geometría sale de la hibridación del átomo central:

sp

(lineal),

sp^2

(triangular plana) y

sp^3

(tetraédrica). La polaridad, de si los momentos dipolares de los enlaces se anulan por simetría.

Desarrollo

a) Estructuras de Lewis.

$\text{BeCl}_2$ ( $2 + 2\cdot 7 = 16$ electrones de valencia): el Be forma dos enlaces simples y se queda con 4 electrones (octeto incompleto); cada Cl tiene tres pares libres.

:\!\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Cl}}}\!-\!\text{Be}\!-\!\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Cl}}}\!:

$\text{CH}_3\text{OH}$ ( $4 + 4\cdot 1 + 6 = 14$ electrones): el C forma cuatro enlaces simples (tres con H y uno con O) y el O, dos enlaces y dos pares libres.

\begin{array}{ccccccc} & & \text{H} & & & & \\ & & | & & & & \\ \text{H} & - & \text{C} & - & \ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{O}}} & - & \text{H} \\ & & | & & & & \\ & & \text{H} & & & & \end{array}

$\text{BH}_3$ ( $3 + 3\cdot 1 = 6$ electrones): el B forma tres enlaces simples y se queda con 6 electrones (octeto incompleto).

\begin{array}{ccccc} & & \text{H} & & \\ & & | & & \\ \text{H} & - & \text{B} & - & \text{H} \end{array}

b) Enlaces de hidrógeno.

Un enlace de hidrógeno exige un H unido a un átomo pequeño y muy electronegativo con pares libres (F, O o N). Solo lo cumple el metanol: su enlace O–H es muy polar, el H queda con una fuerte carga parcial positiva y es atraído por los pares libres del O de una molécula vecina.

En el $\text{BeCl}_2$ no hay hidrógeno.
En el $\text{BH}_3$ los H están unidos al boro, poco electronegativo: los enlaces B–H son casi apolares.
Los H del grupo $\text{CH}_3$ del metanol tampoco participan (enlace C–H poco polar).

c) Geometría según la teoría de enlace de valencia.

$\text{BeCl}_2$ : el Be promociona un electrón ( $2s^1\,2p^1$ ) y combina el $2s$ con un $2p$ : hibridación $sp$ , dos orbitales a $180^\circ$ . Molécula lineal.
$\text{BH}_3$ : el B ( $2s^1\,2p^2$ tras promocionar) forma tres híbridos $sp^2$ en un plano a $120^\circ$ . Molécula triangular plana.
$\text{CH}_3\text{OH}$ : el C forma cuatro híbridos $sp^3$ , geometría tetraédrica a su alrededor (ángulos de unos $109{,}5^\circ$ ). El O también tiene hibridación $sp^3$ (dos enlaces y dos pares libres), así que el entorno C–O–H es angular.

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

d) Polaridad.

$\text{BeCl}_2$ : apolar. Los enlaces Be–Cl son polares, pero en la molécula lineal los dos momentos dipolares son iguales y opuestos y se anulan.
$\text{BH}_3$ : apolar. Los tres momentos de enlace, iguales y a $120^\circ$ en un plano, suman cero.
$\text{CH}_3\text{OH}$ : polar. El enlace O–H y el C–O son polares y, por la geometría (tetraédrica en el C y angular en el O), sus momentos dipolares no se compensan: la molécula tiene un momento dipolar neto, con el polo negativo en el oxígeno.

Consejo

El berilio y el boro son las excepciones al octeto que más se preguntan: no les añadas pares ni dobles enlaces para «completar» ocho electrones.

En b) no basta con «tiene hidrógenos»: el H tiene que estar unido a F, O o N. Nómbralo explícitamente al justificar.

Paso 1 de 3

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