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

a) Compuesto X: iónico. El punto de fusión es alto (1520 °C), así que las partículas están unidas por fuerzas intensas en una red tridimensional. Que no conduzca en estado sólido pero sí fundido es la firma del enlace iónico: en el sólido los iones ocupan posiciones fijas de la red cristalina; al fundir quedan libres para moverse y transportar la carga. (Un metal conduciría también en estado sólido.)

Compuesto Y: molécula covalente. Funde a −112 °C y es un gas a temperatura ambiente: sus partículas son moléculas discretas unidas entre sí por fuerzas intermoleculares débiles, fáciles de vencer. Dentro de cada molécula los átomos se unen por enlaces covalentes.

Compuesto Z: red covalente (sólido covalente). Muy duro, punto de fusión superior a 3000 °C, insoluble y no conductor: los átomos están unidos por enlaces covalentes en una red tridimensional que se extiende por todo el cristal (como el diamante o el cuarzo, SiO₂). Fundirlo exige romper enlaces covalentes, de ahí la dureza y el altísimo punto de fusión; no hay iones ni electrones libres que puedan moverse, por lo que no conduce, y el agua no puede romper esa red.

b) Electrones de valencia.$$\text{P}\ (Z=15):\ [\text{Ne}]\,3s^2\,3p^3 \;\to\; 5\ e^- \qquad \text{Cl}\ (Z=17):\ [\text{Ne}]\,3s^2\,3p^5 \;\to\; 7\ e^-$$En total, $5 + 3\cdot 7 = 26$ electrones de valencia, es decir, 13 pares.

Estructura de Lewis. El fósforo, átomo central, forma tres enlaces simples P–Cl (3 pares enlazantes) y le queda un par de electrones libre, con lo que completa su octeto. Cada cloro tiene un par enlazante (el enlace con el P) y tres pares libres, y completa también su octeto. Recuento: 3 pares enlazantes + 1 par libre del P + 9 pares libres de los Cl = 13 pares.

Geometría (RPECV). Alrededor del fósforo hay 4 pares de electrones (3 enlazantes y 1 libre, tipo AB₃E): se orientan hacia los vértices de un tetraedro. Como uno de ellos es un par libre, la geometría de los átomos es una pirámide trigonal, con el P en el vértice y los tres Cl en la base. El par libre repele más que los enlazantes, así que los ángulos Cl–P–Cl son algo menores que 109,5° (unos 100°).

Polaridad. El cloro es más electronegativo que el fósforo, así que cada enlace P–Cl es polar, con un momento dipolar dirigido hacia el Cl. En una pirámide trigonal los tres momentos no se anulan (la suma apunta a lo largo del eje de la pirámide, y el par libre refuerza la asimetría): la molécula es polar.

c) Fuerzas intermoleculares en PCl₃ líquido. Al ser una molécula polar, entre las moléculas actúan fuerzas dipolo-dipolo (dipolos permanentes que se orientan atrayendo el extremo positivo de una molécula hacia el negativo de la vecina). Además, como en toda sustancia molecular, hay fuerzas de dispersión de London (dipolos instantáneos), que en una molécula grande y con muchos electrones como esta tienen un peso importante. Ambas son fuerzas de Van der Waals. No hay enlaces de hidrógeno, porque la molécula no tiene hidrógeno.