Ejercicio resuelto de Estructura de Lewis · Química · 2024

Sean las moléculas $\text{PCl}_5$, $\text{NH}_3$, $\text{BCl}_3$ y $\text{H}_2\text{O}$.

a) Escriba la estructura de Lewis de cada una de ellas. [1 punto]

b) Deduzca su geometría usando la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV). [1 punto]

$\textbf{a) Escriba la estructura de Lewis de cada una de ellas. [1 punto]}$

En cada molécula se cuentan los electrones de valencia disponibles y se reparten en enlaces y pares libres hasta completar los octetos, salvo en las excepciones que se señalan.



$\mathrm{PCl_5}$: el fósforo aporta 5 electrones de valencia y cada cloro 7, en total 40. El fósforo forma cinco enlaces simples y no le queda ningún par libre. Es una excepción al octeto por exceso: queda rodeado de 10 electrones, algo que puede hacer porque es del tercer periodo y dispone de orbitales $d$.

$\mathrm{NH_3}$: el nitrógeno aporta 5 y cada hidrógeno 1, en total 8. Forma tres enlaces y $\textbf{le sobra un par no enlazante}$.

$\mathrm{BCl_3}$: el boro aporta 3 y cada cloro 7, en total 24. El boro emplea sus tres electrones en tres enlaces y no le queda ningún par libre. Es una excepción al octeto por defecto: se queda con solo 6 electrones.

$\mathrm{H_2O}$: el oxígeno aporta 6 y cada hidrógeno 1, en total 8. Forma dos enlaces y $\textbf{le sobran dos pares no enlazantes}$.

$\textbf{b) Deduzca su geometría usando la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia (TRPECV). [1 punto]}$

La regla es siempre la misma: se cuentan todos los pares que rodean al átomo central, enlazantes y no enlazantes, porque todos se repelen; se colocan lo más separados posible; y después se mira solo dónde han quedado los átomos.

$\mathrm{PCl_5}$: cinco pares enlazantes y ninguno libre. Se disponen en una $\textbf{bipirámide trigonal}$, con tres cloros ecuatoriales a 120° y dos axiales a 90° del plano ecuatorial.

$\mathrm{NH_3}$: cuatro pares en total, tres de enlace y uno libre. La disposición de los pares es tetraédrica, pero la geometría molecular es una $\textbf{pirámide trigonal}$. El par libre ocupa más espacio y cierra el ángulo por debajo de 109,5°, hasta unos 107°.

$\mathrm{BCl_3}$: tres pares enlazantes y ninguno libre. Geometría $\textbf{trigonal plana}$, con ángulos de 120°.

$\mathrm{H_2O}$: cuatro pares, dos de enlace y dos libres. La disposición sigue siendo tetraédrica y la geometría molecular, $\textbf{angular}$. Ahora son dos los pares libres que comprimen el ángulo, que baja hasta unos 104,5°.

La comparación entre el amoníaco y el agua es la que mejor ilustra la teoría: los dos tienen cuatro pares alrededor del átomo central y sin embargo se ven distintos, porque lo que se dibuja son los átomos y no los pares libres.