Ejercicio resuelto de Geometría molecular · Química · 2021

Sean las moléculas: $\text{BF}_3$, $\text{PH}_3$ y $\text{CH}_4$:

a) Razone en cuál de ellas el átomo central presenta algún par de electrones sin compartir. [0,5 puntos]

b) Justifique la geometría que presentan las moléculas $\text{BF}_3$ y $\text{PH}_3$ según la TRPECV. [0,5 puntos]

c) Indique la hibridación que presenta el átomo central en $\text{CH}_4$. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Razone en cuál de ellas el átomo central presenta algún par de electrones sin compartir. [0,5 puntos]}$

Se cuentan los electrones de valencia del átomo central y se ve cuántos gasta en enlaces.

$\mathrm{BF_3}$: el boro tiene 3 electrones de valencia y forma 3 enlaces. No le sobra ninguno; de hecho se queda con solo seis electrones alrededor, una excepción a la regla del octeto.

$\mathrm{PH_3}$: el fósforo tiene 5 y forma 3 enlaces. Le sobran 2 electrones, es decir, $\textbf{un par no enlazante}$.

$\mathrm{CH_4}$: el carbono tiene 4 y forma 4 enlaces. Tampoco le sobra ninguno.

Solo el $\mathrm{PH_3}$ tiene un par sin compartir sobre el átomo central.

$\textbf{b) Justifique la geometría que presentan las moléculas BF₃ y PH₃ según la TRPECV. [0,5 puntos]}$

La teoría dice que todos los pares que rodean al átomo central, enlazantes o no, se separan lo más posible entre sí.

$\mathrm{BF_3}$: tres zonas y ninguna libre. Se reparten en un plano a 120° y la geometría es trigonal plana.

$\mathrm{PH_3}$: cuatro zonas, tres de enlace y una libre. Los pares se disponen en tetraedro, pero la geometría molecular, que solo mira dónde están los átomos, es una pirámide trigonal. El par libre ocupa más espacio y comprime el ángulo por debajo de 109,5°.

El apartado anterior es lo que separa a las dos: sin par libre, la molécula queda plana; con él, se dobla.

$\textbf{c) Indique la hibridación que presenta el átomo central en CH₄. [0,5 puntos]}$

El carbono está rodeado de cuatro zonas electrónicas, todas de enlace. Para dirigir cuatro enlaces equivalentes hacia los vértices de un tetraedro, combina su orbital $2s$ con los tres $2p$:

$sp^3$

Los cuatro híbridos son idénticos y forman ángulos de 109,5°, que es justo el ángulo H-C-H medido en el metano.