Ejercicio resuelto de Química · 2021

i) Describa la hibridación del átomo central de las moléculas citadas a continuación y represente su geometría: ${\text{NH}}_3$, ${\text{C}}_2{\text{H}}_2$ y ${\text{C}}_2{\text{H}}_4$. [1,50 puntos]

ii) Justifique si alguna de estas moléculas presenta momento dipolar y señale si en alguna de ellas hay enlaces de tipo $\pi$. [0,50 puntos]

Datos: Números atómicos: Hidrógeno, $Z=1$; Carbono, $Z=6$; Nitrógeno, $Z=7$.

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{central}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{citadas}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{continuaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{represente}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{geometr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a:}}\mathbf{\text{NH₃,}}\mathbf{\text{C₂H₂}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{C₂H₄.}}\mathbf{\text{[1,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La hibridación la marca el número de zonas de electrones que rodean al átomo central: cada enlace, sea simple, doble o triple, cuenta como una, y cada par no enlazante también.

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$: el nitrógeno ($1s^{2}2s^{2}2p^3$) tiene tres pares enlazantes y uno libre, cuatro zonas en total. Hibridación $s{p}^3$: los cuatro híbridos apuntan a los vértices de un tetraedro, pero la geometría molecular, que solo mira los átomos, es una $\mathbf{\text{pir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{mide}}\mathbf{\text{trigonal}}$ de unos 107°.

${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2$: cada carbono se une a un hidrógeno y al otro carbono, solo dos zonas. Hibridación $sp$ y geometría $\mathbf{\text{lineal}}$, con 180°.

${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4$: cada carbono tiene tres zonas, dos enlaces C–H y el doble enlace. Hibridación $s{p}^2$ y geometría $\mathbf{\text{trigonal}}\mathbf{\text{plana}}$, con ángulos próximos a 120°.



$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{alguna}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{presenta}}\mathbf{\text{momento}}\mathbf{\text{dipolar}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ale}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{alguna}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas}}\mathbf{\text{hay}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{π.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Para que una molécula tenga momento dipolar hacen falta enlaces polares y una geometría que no los cancele.

En el etino y el eteno los enlaces C–H son poco polares y, además, la simetría —lineal en uno, plana en el otro— hace que los momentos se anulen: las dos son $\mathbf{\text{apolares}}$.

En el amoniaco los enlaces N–H sí son claramente polares, y la geometría piramidal no permite que se cancelen: la resultante apunta en la dirección del par no enlazante. Es la única de las tres que $\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{momento}}\mathbf{\text{dipolar}}$.

En cuanto a los enlaces $\pi$, los hay en las dos moléculas insaturadas: uno en el eteno, el del doble enlace, y $\mathbf{\text{dos}}$ en el etino, los del triple. El amoniaco solo tiene enlaces $\sigma$.