Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2023 · Junio

a) Electrones de valencia

Be ($1s^2\,2s^2$): 2 de valencia. B ($1s^2\,2s^2\,2p^1$): 3. Si ($[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^2$): 4. Cl ($[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^5$): 7, le falta uno para el octeto, así que forma un enlace simple.

Estructuras de Lewis (descritas):

• $\text{BeCl}_2$: Cl–Be–Cl. El Be forma dos enlaces simples y no tiene pares solitarios (solo 4 electrones a su alrededor: octeto incompleto). Cada Cl tiene un par enlazante y tres pares libres.
• $\text{BCl}_3$: el B en el centro, unido por tres enlaces simples a tres Cl. El B no tiene pares solitarios (6 electrones: octeto incompleto). Cada Cl, tres pares libres.
• $\text{SiCl}_4$: el Si en el centro con cuatro enlaces simples a cuatro Cl y sin pares solitarios (cumple el octeto). Cada Cl, tres pares libres.

b) Geometría según la TRPECV

Los pares de electrones de la capa de valencia del átomo central se colocan lo más lejos posible unos de otros para minimizar la repulsión. En las tres moléculas todos los pares del central son enlazantes, así que la geometría de los pares coincide con la de la molécula:Polaridad. El cloro es más electronegativo que Be, B y Si, así que cada enlace es polar (momento dipolar dirigido hacia el Cl). Pero en las tres geometrías los enlaces son iguales y están repartidos simétricamente alrededor del central: la suma vectorial de los momentos dipolares es cero. Las tres moléculas son apolares.

c) Fuerzas en el $\text{F}_2$

Los dos átomos son iguales: el enlace F–F es apolar y la molécula también. Entre moléculas de $\text{F}_2$ solo hay fuerzas de dispersión de London (dipolos instantáneos que inducen dipolos en las vecinas), que son débiles.

Fuerzas en el HCl

El Cl es mucho más electronegativo que el H: el enlace es polar y, al ser una molécula diatómica, la molécula tiene un dipolo permanente. Entre moléculas de HCl hay fuerzas dipolo-dipolo, además de las de dispersión. (No hay enlace de hidrógeno: el H no está unido a F, O ni N.)

Punto de ebullición más bajo. Las dos moléculas tienen el mismo número de electrones (18), así que sus fuerzas de dispersión son parecidas; el HCl suma además las dipolo-dipolo. Las fuerzas entre moléculas de $\text{F}_2$ son más débiles y cuesta menos separarlas: el $\text{F}_2$ tiene el punto de ebullición más bajo (−188 °C frente a −85 °C del HCl).