Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2023 · Julio

• $\text{CS}_2$ ($4 + 2\cdot 6 = 16$ electrones, 8 pares). El carbono, central, forma un doble enlace con cada azufre, y cada azufre conserva dos pares solitarios: $\text{S}{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{C}{\mkern2mu=\mkern2mu}\text{S}$. Todos completan el octeto.
• $\text{SO}_2$ ($6 + 2\cdot 6 = 18$ electrones, 9 pares). El azufre, central, forma un doble enlace con un oxígeno y un enlace simple con el otro, y le queda un par solitario; el oxígeno del doble enlace tiene dos pares solitarios y el del enlace simple, tres. Hay dos formas resonantes equivalentes (el doble enlace puede estar en cualquiera de los dos oxígenos), así que los dos enlaces S–O son iguales, intermedios entre simple y doble. (También se acepta dibujarla con dos dobles enlaces y el azufre con octeto expandido.)
• $\text{H}_2\text{S}$ ($2\cdot 1 + 6 = 8$ electrones, 4 pares). El azufre forma dos enlaces simples S–H y le quedan dos pares solitarios: $\text{H}-\text{S}-\text{H}$.
• $\text{H}_2\text{CO}$ ($2\cdot 1 + 4 + 6 = 12$ electrones, 6 pares). El carbono, central, forma dos enlaces simples C–H y un doble enlace C=O; el oxígeno conserva dos pares solitarios y el carbono no tiene ninguno.

• En el $\text{CS}_2$ el carbono tiene 2 dominios (dos dobles enlaces, sin pares solitarios): hibridación $sp$. Los dos orbitales $sp$ forman los enlaces σ con los azufres, y los dos orbitales $p$ sin hibridar, los dos enlaces π.
• En el $\text{H}_2\text{CO}$ el carbono tiene 3 dominios (dos enlaces C–H y un doble enlace C=O): hibridación $sp^2$. Los tres orbitales $sp^2$ forman los tres enlaces σ, y el orbital $p$ sin hibridar, el enlace π con el oxígeno.

• $\text{CS}_2$, tipo $\text{AX}_2$: los dos dominios se colocan lo más lejos posible, a 180°: molécula lineal.
• $\text{H}_2\text{CO}$, tipo $\text{AX}_3$: tres dominios en un plano, a unos 120°: molécula triangular plana.

• En el $\text{SO}_2$ el azufre tiene 3 dominios (dos enlaces y un par solitario, tipo $\text{AX}_2\text{E}$): se reparten en un triángulo y la molécula es angular, con un ángulo O–S–O algo menor de 120° (unos 119°) por la repulsión del par solitario.
• En el $\text{H}_2\text{S}$ el azufre tiene 4 dominios (dos enlaces y dos pares solitarios, tipo $\text{AX}_2\text{E}_2$): se reparten hacia los vértices de un tetraedro y la molécula es angular, con un ángulo H–S–H menor de 109,5° (el experimental es de unos 92°), porque los dos pares solitarios lo cierran.

En las estructuras de Lewis, cuenta los electrones de valencia y comprueba al final que estén todos: es la forma más rápida de no olvidar el par solitario del azufre en el $\text{SO}_2$, que es justo el que decide su geometría y el ángulo de d).

Para la hibridación y la geometría, di siempre cuántos dominios tiene el átomo central y el tipo $\text{AX}_m\text{E}_n$: es el razonamiento que pide «deduzca».