T2: Enlace químico
Geometría molecular y polaridad
Teoría
B3
Para las moléculas y :
a) Justifique la geometría molecular que presentan según la TRPECV.b) Indique la hibridación del átomo central de cada molécula.c) Razone si son polares o apolares.a) En la molécula de , el átomo central es el oxígeno (), cuya configuración electrónica de valencia es . El átomo de oxígeno dispone de 6 electrones de valencia: 2 se comparten para formar enlaces sencillos con los átomos de flúor y los 4 restantes forman 2 pares de electrones no enlazantes. De acuerdo con la TRPECV, se trata de una molécula de tipo . Para minimizar la repulsión electrónica, los cuatro dominios de electrones se orientan hacia los vértices de un tetraedro, lo que confiere a la molécula una geometría molecular angular con un ángulo de enlace ligeramente inferior a debido a la mayor repulsión de los pares solitarios.a) En la molécula de , el átomo central es el boro (), con una configuración electrónica de valencia . El boro aporta 3 electrones de valencia para formar 3 enlaces covalentes sencillos con los átomos de flúor, no quedando ningún par de electrones solitario sobre el átomo central. Según la TRPECV, esta molécula responde a la notación . Para minimizar la repulsión entre los tres pares de electrones enlazantes, estos se disponen en un mismo plano dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero. Por tanto, la geometría molecular es trigonal plana, con ángulos de enlace de .b) La hibridación del átomo central se determina por el número de direcciones de densidad electrónica (pares de enlace y pares solitarios). En la molécula de , el átomo de oxígeno tiene 4 dominios electrónicos (2 enlaces y 2 pares solitarios), por lo que presenta una hibridación . En la molécula de , el átomo de boro tiene 3 dominios electrónicos (3 enlaces), por lo que presenta una hibridación .c) En la molécula de , los enlaces son polares debido a la mayor electronegatividad del flúor respecto al oxígeno. Al tener una geometría angular (), los momentos dipolares de los enlaces no se anulan vectorialmente. En consecuencia, la suma de los momentos dipolares es distinta de cero (), resultando en una molécula polar.c) En la molécula de , los enlaces son fuertemente polares por la gran diferencia de electronegatividad entre los átomos. Sin embargo, la geometría trigonal plana () es altamente simétrica. Los tres vectores momento dipolar de los enlaces , que tienen el mismo módulo y están orientados a entre sí, se anulan vectorialmente (). Por lo tanto, la molécula es apolar.