QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2024 · Junio

Enunciado

Dadas las siguientes moléculas covalentes:

\text{BF}_3

\text{CF}_4

\text{BeF}_2

\text{OF}_2

a) Dibujar sus estructuras de Lewis. (0,25 puntos)

b) Justificar sus geometrías moleculares según la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV). (1 punto)

c) Indicar cuál de esos compuestos tiene el menor ángulo de enlace, justificándolo. (0,75 puntos)

Datos (de la tabla del examen): números atómicos: Be (Z = 4), B (Z = 5), C (Z = 6), O (Z = 8), F (Z = 9).

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) BF₃: B con 3 enlaces simples y sin pares libres. CF₄: C con 4 enlaces simples. BeF₂: F–Be–F sin pares libres en el Be. OF₂: F–O–F con dos pares libres en el O. Cada F, con tres pares libres.

b) BF₃ trigonal plana (120°); CF₄ tetraédrica (109,5°); BeF₂ lineal (180°); OF₂ angular (< 109,5°).

c) El

\text{OF}_2

(unos 103°): sus dos pares solitarios repelen más que los de enlace y cierran el ángulo.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Todo sale de los electrones de valencia del átomo central. Con ellos se cuenta cuántos enlaces forma con los flúor (cada F, con 7 electrones de valencia, forma un solo enlace) y cuántos pares solitarios le quedan.

Según la TRPECV, los pares de electrones que rodean al átomo central (de enlace y solitarios) se colocan lo más lejos posible unos de otros. La disposición de todos los pares da la geometría electrónica; la de los átomos, la geometría molecular. Los pares solitarios repelen más que los de enlace y cierran los ángulos: eso responde a c).

Desarrollo

a) Electrones de valencia. Configuraciones: Be

1s^2\,2s^2

(2 de valencia), B

1s^2\,2s^2\,2p^1

(3), C

1s^2\,2s^2\,2p^2

(4), O

1s^2\,2s^2\,2p^4

(6), F

1s^2\,2s^2\,2p^5

(7). Cada F tiene un electrón desapareado: forma un enlace simple y se queda con tres pares solitarios.

Estructuras de Lewis (en todas, cada F lleva tres pares libres):

BF₃: el B en el centro, unido por tres enlaces simples a tres F; el B no tiene pares libres y se queda con solo 6 electrones a su alrededor (octeto incompleto).
CF₄: el C en el centro, con cuatro enlaces simples C–F y sin pares libres; cumple el octeto.
BeF₂: F–Be–F, dos enlaces simples; el Be no tiene pares libres y se rodea de solo 4 electrones (octeto incompleto).
OF₂: F–O–F, dos enlaces simples; el O conserva dos pares libres y cumple el octeto.

b) Geometría según la TRPECV

BF₃ (tipo $\text{AX}_3$ ): tres pares de enlace alrededor del B, que se separan al máximo en un plano: geometría trigonal plana, con ángulos F–B–F de $120^\circ$ .
CF₄ (tipo $\text{AX}_4$ ): cuatro pares de enlace, dirigidos a los vértices de un tetraedro: geometría tetraédrica, con ángulos de $109{,}5^\circ$ .
BeF₂ (tipo $\text{AX}_2$ ): dos pares de enlace, en lados opuestos del Be: geometría lineal, con un ángulo de $180^\circ$ .
OF₂ (tipo $\text{AX}_2\text{E}_2$ ): cuatro pares alrededor del O (dos de enlace y dos solitarios), en disposición electrónica tetraédrica. Como solo dos de esas posiciones están ocupadas por átomos, la geometría molecular es angular, con un ángulo F–O–F menor que $109{,}5^\circ$ (experimentalmente, unos $103^\circ$ ).

c) Menor ángulo de enlace. Comparando los ángulos:

180^\circ

(

\text{BeF}_2

)

> 120^\circ

(

\text{BF}_3

)

> 109{,}5^\circ

(

\text{CF}_4

)

>

unos

103^\circ

(

\text{OF}_2

).

El menor es el del

\text{OF}_2

. Sus cuatro pares de electrones se orientan hacia un tetraedro, pero dos son pares solitarios: estos ocupan más espacio y repelen más que los pares de enlace (repulsión par solitario–par solitario > par solitario–par de enlace > par de enlace–par de enlace), así que empujan a los dos enlaces O–F y cierran el ángulo por debajo de los

109{,}5^\circ

del tetraedro regular del

\text{CF}_4

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

Consejo

No confundas la geometría electrónica con la molecular: el $\text{OF}_2$ tiene cuatro pares en tetraedro, pero la molécula es angular, porque solo se «ven» los átomos.

El $\text{BF}_3$ y el $\text{BeF}_2$ son excepciones a la regla del octeto (el átomo central se queda con 6 y 4 electrones): dilo explícitamente en la estructura de Lewis, que es justo lo que se mira en a).