Ejercicio resuelto de Estructura de Lewis · Química · 2024

Para las siguientes moléculas: $\text{NH}_3$, $\text{HF}$ y $\text{C}_2\text{H}_4$:

a) Indique, razonadamente, sus estructuras de Lewis. (Hasta 0,9 puntos)

b) Indique, razonadamente, su geometría electrónica y molecular utilizando la teoría de RPECV. (Hasta 0,9 puntos)

c) Indique y razone cuál de ellas es la de mayor y la de menor momento dipolar. (Hasta 0,2 puntos)

Datos: números atómicos, $Z$: $\text{H} = 1$; $\text{C} = 6$; $\text{N} = 7$; $\text{F} = 9$.

$\textbf{a) Indique, razonadamente, sus estructuras de Lewis. (Hasta 0,9 puntos)}$

Se cuentan los electrones de valencia y se reparten hasta completar el octeto de todos los átomos, salvo el hidrógeno, que se conforma con dos.

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

$\mathrm{HF}$: el flúor aporta 7 y el hidrógeno 1, en total 8. Se unen por un enlace simple y al flúor le quedan tres pares no enlazantes.

$\mathrm{C_2H_4}$: cada carbono aporta 4 y cada hidrógeno 1, en total 12. Cada carbono se une a dos hidrógenos y los dos carbonos comparten entre sí dos pares, formando un doble enlace; así ambos completan el octeto y no queda ningún par libre.

$\textbf{b) Indique, razonadamente, su geometría electrónica y molecular utilizando la teoría de RPECV. (Hasta 0,9 puntos)}$

La geometría $\textbf{electrónica}$ la fijan todas las zonas de densidad electrónica alrededor del átomo central; la $\textbf{molecular}$ solo atiende a dónde quedan los átomos.

$\mathrm{NH_3}$: cuatro zonas alrededor del nitrógeno, tres de enlace y una libre. Geometría electrónica tetraédrica y geometría molecular de $\textbf{pirámide trigonal}$, con un ángulo de unos 107°, algo menor que los 109,5° del tetraedro porque el par libre ocupa más espacio.

$\mathrm{HF}$: cuatro zonas alrededor del flúor, una de enlace y tres libres. La geometría electrónica es tetraédrica, pero al haber solo dos átomos la molécula es necesariamente $\textbf{lineal}$.

$\mathrm{C_2H_4}$: cada carbono tiene tres zonas, dos enlaces C–H y el doble enlace, sin pares libres. Geometría electrónica y molecular $\textbf{trigonal plana}$ en torno a cada carbono, con ángulos próximos a 120°; la molécula entera es plana.

$\textbf{c) Indique y razone cuál de ellas es la de mayor y la de menor momento dipolar. (Hasta 0,2 puntos)}$

El $\textbf{HF}$ es la de mayor momento dipolar. El flúor es el elemento más electronegativo de todos y el enlace, al ser único, no tiene nada que lo compense: el momento del enlace es directamente el de la molécula.

El $\textbf{eteno}$ es la de menor, y de hecho su momento dipolar es nulo. Los enlaces C–H son poco polares y, sobre todo, la molécula es plana y simétrica, de modo que todos los momentos se cancelan entre sí.

El amoniaco queda en medio: sus enlaces N–H son polares y la forma piramidal, con el par libre apuntando en sentido contrario, impide que se anulen.