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Hibridación, Lewis y VSEPR
Teoría
2018 · Extraordinaria · Reserva
2B
Examen
a) Dibuje la molécula de eteno (CHX2=CHX2\ce{CH2=CH2}), indicando la hibridación de los átomos de carbono y todos los enlaces σ\sigma y π\pi presentes.b) Realice el diagrama de Lewis de la molécula CHX3Cl\ce{CH3Cl}.c) Justifique la polaridad de la molécula PHX3\ce{PH3}, basándose en la aplicación de la TRPECV
HibridaciónTRPECVPolaridad
a) En la molécula de eteno (CHX2=CHX2\ce{CH2=CH2}), cada átomo de carbono está unido a otros dos átomos (un carbono y dos hidrógenos) y forma un doble enlace. Para ello, cada átomo de carbono sufre una hibridación sp2sp^2. Esta hibridación implica que uno de los orbitales 2s2s y dos de los orbitales 2p2p se combinan para formar tres orbitales híbridos sp2sp^2 equivalentes y coplanares, con ángulos de 120120^\circ entre ellos. El orbital 2p2p restante queda sin hibridar y es perpendicular al plano de los orbitales sp2sp^2.

Los enlaces presentes son:Un enlace σ\sigma entre los dos átomos de carbono, formado por la solapamiento frontal de dos orbitales híbridos sp2sp^2 (uno de cada carbono).Un enlace π\pi entre los dos átomos de carbono, formado por el solapamiento lateral de los dos orbitales 2p2p no hibridados (uno de cada carbono).Cuatro enlaces σ\sigma C-H, formados por el solapamiento frontal de un orbital híbrido sp2sp^2 de cada carbono con un orbital 1s1s de cada hidrógeno.En total, la molécula de eteno tiene cinco enlaces σ\sigma y un enlace π\pi.

b) La molécula de CHX3Cl\ce{CH3Cl} tiene un total de electrones de valencia calculados de la siguiente manera: Carbono (C): 4 electrones, Hidrógeno (H): 3×1=33 \times 1 = 3 electrones, Cloro (Cl): 7 electrones. El total de electrones de valencia es 4+3+7=144 + 3 + 7 = 14 electrones.

El carbono es el átomo central. Se enlaza a tres átomos de hidrógeno y un átomo de cloro mediante enlaces simples.

HHC..Cl..:HH \\ \quad \:| \\ H \quad - \quad \underset{\text{..}}{\text{C}} \quad - \quad \underset{\text{..}}{\text{Cl}} \quad : \\ \quad \quad \:| \\ \quad H
c) Para justificar la polaridad de la molécula PHX3\ce{PH3}, primero se determina su geometría utilizando la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV). El fósforo (P) es el átomo central y tiene 5 electrones de valencia. Se une a tres átomos de hidrógeno, compartiendo un electrón con cada uno, formando tres enlaces P-H. Esto consume 3 de los 5 electrones de valencia del P, dejando 53=25 - 3 = 2 electrones restantes, que forman un par de electrones no enlazantes (par solitario) en el átomo de fósforo.

La molécula PHX3\ce{PH3} se puede representar como AB3E1AB_3E_1, donde A es el átomo central (P), B son los átomos enlazados (H) y E es el par de electrones no enlazantes. La presencia de tres pares de electrones de enlace y un par de electrones no enlazantes alrededor del átomo central (P) genera una disposición tetraédrica de los pares de electrones para minimizar las repulsiones. Sin embargo, la geometría molecular, que solo considera la posición de los átomos, es piramidal trigonal.Los enlaces P-H son ligeramente polares. Aunque la diferencia de electronegatividad entre P (2,19) y H (2,20) es muy pequeña, el P es ligeramente menos electronegativo que el H, lo que significa que los electrones son atraídos mínimamente hacia el H en cada enlace. Sin embargo, lo más importante para la polaridad molecular es la geometría y la presencia del par de electrones solitario.Debido a la geometría piramidal trigonal, los tres vectores momento dipolar de los enlaces P-H no se anulan entre sí. Además, el par de electrones no enlazantes del fósforo contribuye significativamente al momento dipolar neto de la molécula, dirigiendo la carga negativa hacia la parte superior de la pirámide (donde se encuentra el par solitario) y dejando una carga positiva en la base (donde están los hidrógenos). Por lo tanto, la molécula de PHX3\ce{PH3} es polar.