QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2026 · Julio

Enunciado

Se dispone de las siguientes moléculas: NF₃, BF₃ y SiF₄.

a) Dibujar las estructuras de Lewis de las tres moléculas. (0,75 puntos)

b) Determinar la geometría molecular de cada compuesto aplicando la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (RPECV) e indicar, en cada caso, el ángulo de enlace aproximado. (0,75 puntos)

c) Justificar cuál de las tres moléculas es polar. (0,5 puntos)

Datos (de la tabla del examen): números atómicos: B (Z = 5), N (Z = 7), F (Z = 9), Si (Z = 14).

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) NF₃: 3 enlaces N–F y 1 par solitario en el N. BF₃: 3 enlaces B–F, sin pares solitarios (octeto incompleto del B). SiF₄: 4 enlaces Si–F, sin pares solitarios. Cada F, con 3 pares libres.

b) NF₃: pirámide trigonal, ≈ 102° (< 109,5°). BF₃: trigonal plana, 120°. SiF₄: tetraédrica, 109,5°.

c) Solo el NF₃ es polar; en BF₃ y SiF₄ los momentos de enlace se anulan por simetría.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Primero contamos los electrones de valencia de cada átomo a partir de su configuración y vemos cuántos enlaces forma el átomo central y cuántos pares solitarios le quedan. Ese recuento de pares alrededor del átomo central es lo que usa la RPECV: los pares se separan lo más posible (geometría electrónica), y la forma de la molécula la dan solo los átomos. Por último, todos los enlaces con F son polares, pero la molécula solo es polar si los momentos dipolares no se anulan por simetría.

Desarrollo

Electrones de valencia. B:

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

(3); N:

1s^2\,2s^2\,2p^3

(5); F:

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

(7); Si:

[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^2

(4). Cada F necesita un electrón para completar el octeto, así que forma un enlace simple y le quedan tres pares solitarios.

a) Estructuras de Lewis.

NF₃ ( $5 + 3\cdot 7 = 26$ electrones, 13 pares): el N, en el centro, forma tres enlaces simples N–F y conserva un par solitario. Cada F tiene un par enlazante y tres pares libres. El N cumple el octeto (3 pares enlazantes + 1 libre).
BF₃ ( $3 + 3\cdot 7 = 24$ electrones, 12 pares): el B, en el centro, forma tres enlaces simples B–F y no le queda ningún par solitario; cada F tiene tres pares libres. El B queda con solo 6 electrones a su alrededor: es una excepción a la regla del octeto (octeto incompleto).
SiF₄ ( $4 + 4\cdot 7 = 32$ electrones, 16 pares): el Si, en el centro, forma cuatro enlaces simples Si–F y no tiene pares solitarios; cada F tiene tres pares libres. El Si cumple el octeto.

b) Geometría según la RPECV.

NF₃: cuatro pares alrededor del N (3 enlazantes + 1 solitario) → disposición electrónica tetraédrica; como uno de los pares no es un átomo, la molécula es pirámide trigonal, con el N en el vértice y los tres F en la base. El par solitario repele más que los enlazantes y cierra los ángulos por debajo de 109,5°: ≈ 102° (valor experimental; con la RPECV basta decir «algo menor de 109,5°»).
BF₃: tres pares enlazantes y ninguno solitario → trigonal plana, con el B en el centro de un triángulo equilátero de átomos de F; ángulo de 120°.
SiF₄: cuatro pares enlazantes y ninguno solitario → tetraédrica, con el Si en el centro y los F en los vértices; ángulo de 109,5°.

c) Polaridad. El F es el elemento más electronegativo, así que los tres tipos de enlace (N–F, B–F, Si–F) son polares, con el polo negativo en el flúor. Que la molécula sea polar depende de la geometría:

En el BF₃ (triángulo plano) y el SiF₄ (tetraedro regular), los momentos dipolares de enlace son iguales y están dispuestos simétricamente: su suma vectorial es cero. Son apolares.
En el NF₃ (pirámide) los tres momentos de enlace apuntan hacia la base y no se anulan, y además el par solitario rompe la simetría: el momento dipolar total no es nulo. El NF₃ es la molécula polar.

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

Consejo

Distingue siempre la geometría de los pares (tetraédrica en el NF₃) de la geometría de la molécula (pirámide trigonal): la pregunta pide la segunda. Y para la polaridad no basta con decir que los enlaces son polares: hay que razonar con la geometría si los momentos dipolares se anulan o no.

Paso 1 de 3

¿Has terminado el problema?

¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.

Sigue practicando

Enlace químico y geometría molecular

(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado) Dadas las moléculas