QuímicaFácilCuestión · 2 pts
Enlace químico y geometría molecular
También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades
Comunidad de Madrid · 2024 · Julio
Enunciado
B.1 Para cada una de las moléculas y :
a) (0,5 puntos) Indique su geometría molecular según la teoría RPECV.
b) (0,5 puntos) Indique la hibridación que presenta el átomo central.
c) (0,5 puntos) Justifique su polaridad y escriba el tipo de fuerzas intermoleculares que presenta.
d) (0,5 puntos) Razone cuál de ellas es más soluble en agua.
a) (0,5 puntos) Indique su geometría molecular según la teoría RPECV.
b) (0,5 puntos) Indique la hibridación que presenta el átomo central.
c) (0,5 puntos) Justifique su polaridad y escriba el tipo de fuerzas intermoleculares que presenta.
d) (0,5 puntos) Razone cuál de ellas es más soluble en agua.
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Resultado
- a) : pirámide trigonal; : triangular plana.
- b) P: ; B: .
- c) polar (dipolo-dipolo + London); apolar (solo London).
- d) Más soluble en agua el , por ser polar.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
1
Estrategia
Las dos moléculas son del tipo y parecen gemelas, pero no lo son: la diferencia está en los pares no enlazantes del átomo central.
- El fósforo (grupo 15) tiene 5 electrones de valencia: usa 3 en los enlaces y le queda un par solitario.
- El boro (grupo 13) tiene 3: los usa todos y no le queda ningún par (se queda con 6 electrones, octeto incompleto).
2
Desarrollo
a) Geometría (RPECV)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)| Pares enlazantes | Pares libres | Pares totales | Disposición de los pares | Geometría molecular | |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 1 | 4 | tetraédrica | pirámide trigonal | |
| 3 | 0 | 3 | triangular plana | triangular plana |
- En el los cuatro pares se orientan hacia los vértices de un tetraedro, pero la geometría se describe solo con los átomos: el P en el vértice de una pirámide de base triangular formada por los tres F. El par libre repele más que los enlazantes y cierra el ángulo F–P–F por debajo de 109,5° (unos 97°).
- En el los tres pares enlazantes se separan al máximo en un plano: triángulo equilátero con ángulos Cl–B–Cl de 120°.
b) Hibridación del átomo central
El número de orbitales híbridos coincide con el número de pares de electrones (enlazantes + libres) del átomo central:
Los dos tipos de enlace son polares: el F es más electronegativo que el P, y el Cl más que el B. Lo que decide la polaridad de la molécula es si los momentos dipolares de enlace se anulan por geometría:
El agua es un disolvente polar. Según la regla «lo semejante disuelve a lo semejante», una sustancia polar puede establecer con las moléculas de agua interacciones dipolo-dipolo que compensan la energía necesaria para separar las moléculas de agua entre sí; una apolar, no.
Por tanto, el es más soluble en agua que el .
(Matiz químico: en la realidad las dos moléculas reaccionan con el agua —el se hidroliza violentamente—, pero la pregunta se refiere a la disolución física, que se razona por polaridad.)
El número de orbitales híbridos coincide con el número de pares de electrones (enlazantes + libres) del átomo central:
- P en el : . Cuatro pares → cuatro orbitales híbridos dirigidos hacia los vértices de un tetraedro; tres forman enlaces σ con el F y el cuarto aloja el par libre.
- B en el : . Tres pares → tres orbitales híbridos en un plano a 120°; el orbital que sobra queda vacío, perpendicular al plano.
Los dos tipos de enlace son polares: el F es más electronegativo que el P, y el Cl más que el B. Lo que decide la polaridad de la molécula es si los momentos dipolares de enlace se anulan por geometría:
- : polar. En la pirámide los tres momentos dipolares P–F apuntan hacia la base y no se cancelan; además, el par libre del fósforo está a un solo lado. Resultante . Fuerzas intermoleculares: dipolo-dipolo (dipolo permanente) y de dispersión de London.
- : apolar. Los tres momentos B–Cl, iguales y a 120° en el mismo plano, suman cero. Fuerzas intermoleculares: solo de dispersión de London (dipolo instantáneo-dipolo inducido).
El agua es un disolvente polar. Según la regla «lo semejante disuelve a lo semejante», una sustancia polar puede establecer con las moléculas de agua interacciones dipolo-dipolo que compensan la energía necesaria para separar las moléculas de agua entre sí; una apolar, no.
Por tanto, el es más soluble en agua que el .
(Matiz químico: en la realidad las dos moléculas reaccionan con el agua —el se hidroliza violentamente—, pero la pregunta se refiere a la disolución física, que se razona por polaridad.)
3
Consejo
No confundas la disposición de los pares (tetraédrica) con la geometría molecular (pirámide trigonal): RPECV pide la segunda, que se describe solo con las posiciones de los átomos.
En c), «tiene enlaces polares» no basta para decir que la molécula es polar: el los tiene y es apolar. Justifica siempre con la geometría y la suma de momentos dipolares.
Paso 1 de 3
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