QuímicaFácilCuestión · 2,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades

Comunidad de Madrid · 2026 · Junio

Enunciado

Considere los siguientes compuestos: LiF,

\text{PCl}_3

\text{CH}_3\text{Br}

y LiI.

a) (1 punto) Para los compuestos covalentes, indique la geometría molecular según la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV), y la hibridación del átomo central. Justifique la polaridad.

b) (1 punto) Justifique cuál de los sólidos iónicos tiene mayor energía de red, suponiendo que todos cristalizan con el mismo tipo de red.

c) (0,5 puntos) Explique razonadamente qué tipo de interacciones hay que vencer en cada uno de los siguientes procesos: i) ebullición del

\text{CH}_3\text{Br}

, ii) fusión del LiF.

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Resultado

a) $\text{PCl}_3$ : pirámide trigonal, P $sp^3$ , polar. $\text{CH}_3\text{Br}$ : tetraédrica, C $sp^3$ , polar.
b) Mayor energía de red el LiF: mismas cargas y $\text{F}^-$ más pequeño que $\text{I}^-$ (menor distancia interiónica).
c) i) Fuerzas de Van der Waals (dipolo-dipolo y dispersión). ii) Atracciones electrostáticas entre iones (enlace iónico de la red).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Primero hay que clasificar: LiF y LiI son iónicos (un metal alcalino con un halógeno, gran diferencia de electronegatividad) y $\text{PCl}_3$ y $\text{CH}_3\text{Br}$ son covalentes moleculares (solo no metales).

a) Para cada molécula: estructura de Lewis → número de pares alrededor del átomo central (enlazantes + solitarios) → geometría e hibridación → suma vectorial de los momentos dipolares.
b) La energía de red crece con las cargas de los iones y decrece con la distancia entre ellos: $U \propto \dfrac{|z_+ z_-|}{r_+ + r_-}$ .
c) En una sustancia molecular, cambiar de estado solo separa moléculas (fuerzas intermoleculares); en un sólido iónico hay que romper la red de iones.

Desarrollo

a) Compuestos covalentes: $\text{PCl}_3$ y $\text{CH}_3\text{Br}$ .

$\text{PCl}_3$ . El fósforo (grupo 15) tiene 5 electrones de valencia: usa 3 en los enlaces con los Cl y le queda un par solitario. Alrededor del P hay 4 pares de electrones (tipo

\text{AX}_3\text{E}

Los 4 pares se orientan hacia los vértices de un tetraedro → hibridación $sp^3$ del P.
Como uno de los pares no es enlazante, la geometría molecular (la de los átomos) es pirámide trigonal, con ángulos Cl–P–Cl algo menores de 109,5° (el par solitario repele más que los enlazantes).
Polar. Los enlaces P–Cl son polares (el Cl es más electronegativo que el P) y en una pirámide sus momentos dipolares no se anulan: la resultante apunta a lo largo del eje de la pirámide. El par solitario refuerza esa asimetría.

$\text{CH}_3\text{Br}$ (bromometano). El carbono forma cuatro enlaces sencillos (3 C–H y 1 C–Br) y no tiene pares solitarios (tipo

\text{AX}_4

4 pares enlazantes → hibridación $sp^3$ del C → geometría tetraédrica (algo distorsionada, porque los cuatro sustituyentes no son iguales).
Polar. El enlace C–Br es claramente polar (el Br es más electronegativo) y no hay otro enlace igual en posición opuesta que lo compense, como ocurriría en el $\text{CH}_4$ o el $\text{CBr}_4$ : el momento dipolar resultante no es nulo.

En la simulación se ven las dos geometrías; el

\text{CH}_3\text{Cl}

hace de modelo del

\text{CH}_3\text{Br}

(misma forma, solo cambia el halógeno).

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

b) Energía de red de LiF y LiI.

La energía de red es la energía que se desprende al formar un mol de cristal a partir de sus iones en estado gaseoso. Según el modelo electrostático (Born-Landé), para un mismo tipo de red:

U \propto \frac{|z_+ \cdot z_-|}{r_+ + r_-}

Cargas: iguales en los dos compuestos ( $\text{Li}^+$ con $\text{F}^-$ o con $\text{I}^-$ , cargas $+1$ y $-1$ ).
Distancia entre iones: el catión es el mismo, pero el $\text{F}^-$ (periodo 2) es mucho más pequeño que el $\text{I}^-$ (periodo 5, con tres capas electrónicas más). La distancia $r_+ + r_-$ es menor en el LiF.

A menor distancia, mayor atracción electrostática entre los iones, así que el LiF tiene mayor energía de red que el LiI. Por eso, por ejemplo, el LiF funde a una temperatura bastante más alta (unos 845 °C frente a unos 470 °C del LiI).

c) Qué se vence en cada cambio de estado.

i) Ebullición del $\text{CH}_3\text{Br}$ . Es una sustancia molecular: al hervir, las moléculas se separan pero sus enlaces covalentes no se rompen. Hay que vencer las fuerzas intermoleculares de Van der Waals: dipolo-dipolo (la molécula es polar, apartado a) y de dispersión de London (importantes por el átomo de Br, grande y polarizable). No hay enlaces de hidrógeno: sus H están unidos a un carbono, no a F, O o N.

ii) Fusión del LiF. Es un sólido iónico: para fundirlo hay que vencer las atracciones electrostáticas entre los iones

\text{Li}^+

\text{F}^-

de la red cristalina (el enlace iónico), que son mucho más intensas. Por eso el LiF funde a cientos de grados y el

\text{CH}_3\text{Br}

hierve por debajo de la temperatura ambiente.

Consejo

En a) no confundas la disposición de los pares (tetraédrica en los dos casos, de ahí la hibridación $sp^3$ ) con la geometría molecular, que solo mira los átomos: con un par solitario, el $\text{PCl}_3$ es una pirámide, no un tetraedro.

En b) di explícitamente que las cargas son iguales antes de comparar tamaños: la energía de red depende de las dos cosas, y el corrector quiere ver que has descartado la carga como factor.