T2: Enlace químico · Polaridad y geometría molecular

Polaridad y geometría molecular

Teoría

2017 · Ordinaria · Suplente

Dadas las siguientes especies químicas $\ce{NCl3}$ y $\ce{BCl3}$ :

a) Explique por qué el tricloruro de nitrógeno presenta carácter polar y, sin embargo, el tricloruro de boro es apolar.b) ¿Cuál de las dos sustancias será soluble en agua? Justifique su respuesta.c) Indique la hibridación del átomo central en cada una de las especies.

Enlace químicoPolaridad

a) El tricloruro de nitrógeno (

\ce{NCl3}

) tiene un átomo central de nitrógeno con 5 electrones de valencia. Se une a tres átomos de cloro, formando tres enlaces simples N-Cl, y le queda un par de electrones no enlazantes. Esto resulta en 4 dominios electrónicos alrededor del átomo central (3 pares de enlace y 1 par solitario). Según la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (RPECV), la geometría de la molécula es \text{AB}_3\text{E}_1, lo que le confiere una forma piramidal trigonal.

Los enlaces N-Cl son polares debido a la diferencia de electronegatividad entre el nitrógeno (3,04) y el cloro (3,16). Debido a la geometría piramidal trigonal, los momentos dipolares de los enlaces N-Cl no se cancelan vectorialmente, y el par de electrones no enlazantes contribuye a un momento dipolar neto. Por lo tanto, la molécula de $\ce{NCl3}$ es polar.Por otro lado, el tricloruro de boro ( $\ce{BCl3}$ ) tiene un átomo central de boro con 3 electrones de valencia. Se une a tres átomos de cloro, formando tres enlaces simples B-Cl, y no le quedan pares de electrones no enlazantes. Esto resulta en 3 dominios electrónicos alrededor del átomo central (3 pares de enlace y 0 pares solitarios). Según la RPECV, la geometría de la molécula es \text{AB}_3, lo que le confiere una forma trigonal plana.Los enlaces B-Cl son polares debido a la diferencia de electronegatividad entre el boro (2,04) y el cloro (3,16). Sin embargo, debido a la geometría trigonal plana y la simetría de la molécula, los momentos dipolares de los tres enlaces B-Cl se cancelan vectorialmente. Por lo tanto, el momento dipolar neto de la molécula de $\ce{BCl3}$ es cero y la molécula es apolar.

b) La sustancia que será soluble en agua es el tricloruro de nitrógeno (

\ce{NCl3}

El agua ( $\ce{H2O}$ ) es una molécula polar. La solubilidad se rige por el principio de "lo semejante disuelve a lo semejante", lo que significa que las sustancias polares tienden a disolverse en disolventes polares, y las sustancias apolares tienden a disolverse en disolventes apolares.Dado que el $\ce{NCl3}$ es una molécula polar, formará interacciones dipolo-dipolo o puentes de hidrógeno (aunque no directamente, puede interactuar con los dipolos del agua) con las moléculas de agua, facilitando su disolución. Por el contrario, el $\ce{BCl3}$ es una molécula apolar y, por lo tanto, no será soluble en agua.

c) Hibridación del átomo central:

Para el $\ce{NCl3}$ : El átomo central es el nitrógeno. Tiene 3 pares de electrones de enlace y 1 par de electrones no enlazantes, lo que suma un total de 4 dominios electrónicos. Para acomodar estos 4 dominios, el átomo de nitrógeno utiliza una hibridación $sp^3$ .Para el $\ce{BCl3}$ : El átomo central es el boro. Tiene 3 pares de electrones de enlace y 0 pares de electrones no enlazantes, lo que suma un total de 3 dominios electrónicos. Para acomodar estos 3 dominios, el átomo de boro utiliza una hibridación $sp^2$ .