T2: Enlace químico · Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV)

Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV)

Teoría

2018 · Ordinaria · Titular

Las configuraciones electrónicas de dos átomos A y B son $1s^2 2s^2 2p^3$ y $1s^2 2s^2 2p^5$ , respectivamente. Explique razonadamente:

a) El tipo de enlace que se establece entre ambos elementos para obtener el compuesto

\ce{AB3}

.b) La geometría según la TRPECV del compuesto

\ce{AB3}

.c) La polaridad del compuesto

\ce{AB3}

y su solubilidad en agua.

Geometría molecularPolaridad

a) El elemento A tiene la configuración electrónica

1s^2 2s^2 2p^3

. Al tener 5 electrones de valencia, pertenece al grupo 15 y es un no metal (Nitrógeno). Necesita 3 electrones para completar su octeto.

El elemento B tiene la configuración electrónica $1s^2 2s^2 2p^5$ . Al tener 7 electrones de valencia, pertenece al grupo 17 y es un no metal (Flúor). Necesita 1 electrón para completar su octeto.Dado que ambos elementos son no metales, el enlace que se establecerá entre ellos será un enlace covalente. Para formar el compuesto $\ce{AB3}$ , el átomo A compartirá 3 de sus electrones con 3 átomos de B, y cada átomo de B compartirá 1 de sus electrones con el átomo de A. De esta manera, tanto el átomo A como los tres átomos B completan su octeto.

b) Para determinar la geometría del compuesto

\ce{AB3}

(equivalente a

\ce{NF3}

), se aplica la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV). El átomo central es A (Nitrógeno), que tiene 5 electrones de valencia. Los tres átomos B (Flúor) se unen a A formando 3 enlaces sencillos. Esto implica que el átomo central A utiliza 3 de sus electrones de valencia para formar los enlaces, y le quedan 2 electrones no enlazantes (1 par de electrones solitario).

El átomo central A presenta 3 pares de electrones de enlace (B) y 1 par de electrones solitario (E). La notación de la molécula es $AB_3E_1$ . Los cuatro dominios electrónicos (3 enlaces + 1 par solitario) se repelen mutuamente y se orientan hacia los vértices de un tetraedro para minimizar las repulsiones.La geometría de los dominios electrónicos es tetraédrica. Sin embargo, la geometría molecular (teniendo en cuenta solo los átomos) es trigonal piramidal. Los ángulos de enlace serán menores de $109.5^\circ$ debido a la mayor repulsión del par de electrones solitario sobre los pares de enlace ( $PE_s - PE_s > PE_s - PE_e > PE_e - PE_e$ ).

c) La polaridad del compuesto

\ce{AB3}

(

\ce{NF3}

) depende tanto de la polaridad de sus enlaces como de su geometría molecular. Los enlaces N-F son polares debido a la diferencia de electronegatividad entre el Nitrógeno y el Flúor, siendo el Flúor más electronegativo. Los momentos dipolares de cada enlace individual apuntan hacia los átomos de Flúor.

Dada la geometría trigonal piramidal de la molécula, que es asimétrica, los momentos dipolares de los enlaces N-F no se cancelan entre sí. Además, el par de electrones solitario en el átomo de Nitrógeno contribuye al momento dipolar neto de la molécula, dirigiéndolo hacia el par solitario. Por lo tanto, el compuesto $\ce{AB3}$ es una molécula polar.La solubilidad del compuesto en agua se rige por el principio de "similar disuelve a similar". Dado que el agua es una molécula altamente polar, y el compuesto $\ce{AB3}$ es polar, $\ce{AB3}$ será soluble en agua debido a las interacciones dipolo-dipolo que se pueden establecer entre ambas moléculas.