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T2: Enlace químico
Geometría molecular
Teoría
2025 · Extraordinaria · Reserva
1B
Examen

Dadas las moléculas NFX3\ce{NF3} y BFX3\ce{BF3}

a) Razone si en ambas moléculas el átomo central presenta algún par de electrones sin compartir.b) Explique según la TRPECV si la molécula de NFX3\ce{NF3} presenta geometría tetraédrica.c) Justifique si ambas moléculas son polares.d) Indique la hibridación del átomo central en la molécula de NFX3\ce{NF3}
Enlace químicoVSEPR
a) Para determinar la presencia de pares de electrones sin compartir, se analiza la configuración electrónica de los átomos centrales basándose en el principio de Aufbau.
N(Z=7):1s22s22p3\ce{N} (Z=7): 1s^2 2s^2 2p^3

El Nitrógeno dispone de 5 electrones en su capa de valencia. Al formar tres enlaces covalentes sencillos con los átomos de Flúor, utiliza 3 electrones, por lo que le resta 1 par de electrones sin compartir.

B(Z=5):1s22s22p1\ce{B} (Z=5): 1s^2 2s^2 2p^1

El Boro posee 3 electrones en su capa de valencia. Al formar los tres enlaces con el Flúor, emplea la totalidad de sus electrones de valencia, por lo que el átomo central no presenta ningún par de electrones sin compartir (es una excepción a la regla del octeto por defecto).

b) Según la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV), el átomo central de Nitrógeno (A) se rodea de tres pares de electrones de enlace (B) y un par de electrones de no enlace (E), correspondiendo a una notación AB3EAB_3E.

La geometría electrónica (disposición de todos los pares de electrones) es tetraédrica para minimizar las repulsiones. No obstante, la geometría molecular viene definida únicamente por la posición de los núcleos atómicos; al existir un par solitario que ejerce una mayor repulsión sobre los pares enlazantes, la geometría molecular resultante es piramidal trigonal, no tetraédrica.

c) La polaridad de una molécula depende tanto de la polaridad de sus enlaces como de su geometría molecular (simetría).

En la molécula de NFX3\ce{NF3}, los enlaces NF\ce{N-F} son polares. Debido a su geometría piramidal trigonal (AB3EAB_3E), la suma vectorial de los momentos dipolares de enlace es distinta de cero (μ0\mu \neq 0). Por lo tanto, la molécula es polar.En la molécula de BFX3\ce{BF3}, los enlaces BF\ce{B-F} también son polares. Sin embargo, su geometría es trigonal plana (AB3AB_3). Debido a la elevada simetría de esta disposición, los vectores momento dipolar de los tres enlaces se anulan entre sí, resultando en un momento dipolar total nulo (μ=0\mu = 0). Por lo tanto, la molécula es apolar.

d) Para determinar la hibridación del átomo central en la molécula de NFX3\ce{NF3}, se contabiliza el número de direcciones de densidad electrónica (pares de electrones solitarios más enlaces sigma) alrededor del Nitrógeno.

Al tener 3 pares de electrones enlazantes y 1 par de electrones solitario, el Nitrógeno presenta 4 regiones de densidad electrónica. Para orientar estas regiones hacia los vértices de un tetraedro, el átomo central requiere una hibridación sp3sp^3.