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TRPECV e hibridación
Teoría
2021 · Ordinaria · Titular
B3
Examen

Sean las moléculas: BFX3\ce{BF3}, PHX3\ce{PH3} y CHX4\ce{CH4}

a) Razone en cuál de ellas el átomo central presenta algún par de electrones sin compartir.b) Justifique la geometría que presentan las moléculas BFX3\ce{BF3} y PHX3\ce{PH3} según la TRPECV.c) Indique la hibridación que presenta el átomo central en CHX4\ce{CH4}
VSEPRHibridación
a) Para determinar la presencia de pares solitarios, se analiza la configuración electrónica de la capa de valencia de los átomos centrales: el boro (Z=5Z=5) es 1s22s22p11s^2 2s^2 2p^1 (3 electrones de valencia), el fósforo (Z=15Z=15) es [Ne] 3s23p33s^2 3p^3 (5 electrones de valencia) y el carbono (Z=6Z=6) es 1s22s22p21s^2 2s^2 2p^2 (4 electrones de valencia). En la molécula BFX3\ce{BF3}, el B comparte sus 3 electrones con 3 átomos de F, por lo que no le quedan electrones libres. En el CHX4\ce{CH4}, el C comparte sus 4 electrones con 4 átomos de H, completando su octeto sin dejar pares solitarios. En cambio, en el PHX3\ce{PH3}, el P comparte 3 de sus 5 electrones de valencia con los átomos de H, quedando un par de electrones sin compartir sobre el átomo central.b) Según la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV), la geometría de estas moléculas se justifica de la siguiente forma:

En el BFX3\ce{BF3}, el átomo central A (B) está unido a 3 pares de electrones de enlace B (átomos de F) y no posee pares de no enlace E. Es una molécula de tipo AB3AB_3. Para minimizar las repulsiones electrostáticas entre los pares de electrones, estos se sitúan en los vértices de un triángulo equilátero, dando lugar a una geometría molecular trigonal plana con ángulos de enlace de 120120^\circ.En el PHX3\ce{PH3}, el átomo central A (P) presenta 3 pares de electrones de enlace B (átomos de H) y 1 par de electrones de no enlace E. Corresponde a una molécula de tipo AB3E1AB_3E_1. La disposición de los cuatro pares de electrones es tetraédrica; sin embargo, al existir un par solitario que ejerce una repulsión mayor sobre los pares de enlace, la geometría molecular resultante es pirámide trigonal, con ángulos de enlace inferiores a 109,5109,5^\circ.

c) En la molécula de CHX4\ce{CH4}, el átomo central de carbono presenta una hibridación sp3sp^3. Esta hibridación surge de la combinación de un orbital 2s2s y tres orbitales 2p2p, dando lugar a cuatro orbitales híbridos equivalentes dirigidos hacia los vértices de un tetraedro regular para formar los cuatro enlaces σ\sigma con los átomos de hidrógeno.