Polaridad 05

 

En las siguientes moléculas, H2S, N2 y CH3OH:

a)  Represéntalas mediante un diagrama de Lewis.

b)  Justifica razonadamente la polaridad de las moléculas.

c)  Identifica las fuerzas intermoleculares que actuarán cuando se encuentran en estado líquido.

 

 

Solución:

a)  Molécula de H2S:

Estructura de Lewis para los átomos:

El hidrógeno pertenece al grupo IA, luego en su última capa tiene 1 electrón.

FORMULA DE LEWIS 06,1

El azufre pertenece al grupo VIA, luego en su última capa tiene 6 electrones.

FORMULA DE LEWIS 09,3

Número de electrones de valencia:

ne,v = 2·1 (H) + 1·6 (H) = 8

Número de electrones totales para que se cumpla la regla del octeto:

ne = 2·2 (H) + 1·8 (S) = 12

El hidrógeno únicamente necesita dos electrones para alcanzar la estructura de gas noble (He), luego no cumple la regla del octeto.

Número de enlaces:

n = (12 – 8)/2 = 2 (Dos pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

n'e = (nº e de valencia – 2·nº enlaces)/2

n'e = (8 – 2·2)/2 = 2 (Dos pares de electrones no enlazantes)

Estructura de Lewis para la molécula:

POLARIDAD 05,1

Número estérico = 4 (nº de pares de electrones del átomo central)

Número de pares solitarios = 2

Enlaces: Dos simples.

Como el número estérico es 4 y el número de pares solitarios es 2, la forma de la molécula predicha de acuerdo con la teoría de la repulsión de pares de electrones de valencia dirigida (RPECV)  es: forma de V.

Molécula de N2:

Estructura de Lewis para los átomos:

El nitrógeno pertenece al grupo VA, por tanto en su última capa tiene 5 electrones.

FORMULA DE LEWIS 06,15

Número de electrones de valencia:

ne,v = 2·5 (N) = 10

Número de electrones para que se cumpla la regla del octeto:

ne = 2·8 (N) = 16

Número de enlaces:

n = (16 – 10)/2 = 3 (Tres pares de electrones enlazantes)

Como hay tres enlaces y únicamente dos átomos de nitrógeno el enlace ha de ser triple.

Número de pares de electrones no enlazantes:

n'e = (nº e de valencia – 2·nº enlaces)/2

n'e = (10 – 2·3)/2 = 2 (Dos pares de electrones no enlazantes)

Estructura de Lewis para la molécula:

FORMULA DE LEWIS 08,15

Molécula del CH3OH (metanol) no posee un átomo central definido, si no que el carbono y el oxígeno forman parte del centro molecular.

Estructura de Lewis para los átomos:

El carbono pertenece al grupo IVA, por tanto en su última capa tiene 4 electrones.

FORMULA ELECTRON PUNTO 06,1

El hidrógeno pertenece al grupo IA, luego en su última capa tiene 1 electrón.

FORMULA DE LEWIS 06,1

El oxígeno pertenece al grupo VIA, por tanto en su última capa tiene 6 electrones.

FORMULA ELECTRON PUNTO 06,2

Número de electrones de valencia:

ne,v = 1·4 (C) + 4·1 (H) + 1·6 (O) = 14

Número de electrones para que se cumpla la regla del octeto:

ne = 1·8 (C) + 4·2 (H) + 1·8 (O) = 24

El hidrógeno únicamente necesita dos electrones para alcanzar la estructura de gas noble (He), luego no cumple la regla del octeto.

Número de enlaces:

n = (24 – 14)/2 = 5 (Cinco pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

n'e = (nº e de valencia – 2·nº enlaces)/2

n'e = (14 – 2·5)/2 = 2 (Dos pares de electrones no enlazantes)

Estructura de Lewis para la molécula:

POLARIDAD 05,2

Número estérico (carbono como átomo central) = 4 (nº de pares de electrones del átomo central)

Número de pares solitarios = 0

Enlaces: Cuatro simples.

Como el número estérico es 4 y el número de pares solitarios es cero, la forma de la molécula predicha de acuerdo con la teoría de la repulsión de pares de electrones de valencia dirigida (RPECV)  es: tetraédrica.

Número estérico (oxígeno como átomo central) = 4 (nº de pares de electrones del átomo central)

Número de pares solitarios = 2

Enlaces: Dos simples.

Como el número estérico es 4 y el número de pares solitarios es 2, la forma de la molécula predicha de acuerdo con la teoría de la repulsión de pares de electrones de valencia dirigida (RPECV)  es: forma de V.

b)  Como ya hemos dicho en el apartado anterior, la molécula de H2S tiene forma de V y como el azufre es más electronegativo que el hidrógeno, resultará un dipolo dirigido hacia el azufre. Por tanto, la molécula es polar.

La molécula de N2 es apolar ya que no hay diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman.

Según el apartado a) la molécula de metanol posee dos átomos centrales: el carbono, geometría tetraédrica y el oxígeno, geometría en forma de V. Como el oxígeno es bastante más electronegativo, habrá un momento dipolar dirigido hacia él que hará de esta molécula sea polar.

c)  Entre azufre e hidrógeno no hay suficiente diferencia de electronegatividad como para formar enlaces de hidrógeno. Las fuerzas serán fuerzas de Van der Waals de tipo dipolo permanente–dipolo permanente (fuerzas de Keesom o interacción dipolo–dipolo)

Las únicas fuerza existentes entre las moléculas de nitrógeno será de Van der Waals dipolo inducido  instantáneo–dipolo inducido (de London)

La molécula posee un átomo de oxígeno que es mucho más electronegativo, atraerá hacia sí los electrones de sus enlaces covalentes y se generará un dipolo en la molécula que provoca la formación de enlaces  de hidrógeno entre ésta y las contiguas.

 

 

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