Categoría: ENLACE QUÍMICO

Halla la geometría de los siguientes compuestos:

a)  IF₅

b)  H₂O

c)  CO₂

Solución:

a)  IF₅

Estructura de Lewis de los átomos:

El yodo pertenece al grupo VIIA, luego en su última capa tiene siete electrones:

El flúor pertenece al grupo VIIA, luego en su última capa tiene siete electrones.

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·7 (I) + 5·7 (F) = 42

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

En este caso no se puede cumplir la regla del octeto ya que, por haber cinco átomos de flúor, el átomo de yodo comparte 5 electrones y le sobran 2, por tanto su número total de electrones será 12.

Número de electrones totales:

n_e = 1·12 (I) + 5·8 (F) = 52

Número de enlaces:

n = (52 – 42)/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 = (42 – 2·5)/2 = 16

Estructura de Lewis para la molécula:

Los pares de electrones no enlazantes de los átomos de flúor (3 por cada átomo de flúor) se han suprimido y los enlazantes se han sustituido por un guión.

Nº. estérico = 6

Nº de pares solitarios = 1

Forma molecular: Octaédrica.

Geometría (configuración más estable): Tetragonal piramidal o piramidal cuadrada.

b)  H₂O

Estructura de Lewis de los átomos:

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

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

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 2·1 (H) + 1·6 (O) = 8

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

Número de electrones totales:

n_e = 2·2 (H) + 1·8 (Cl) + 3·8 (O) = 12

Número de enlaces:

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

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

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (8 – 2·2)/2 = 2

Estructura de Lewis para la molécula:

Nº. estérico = 4

Nº de pares solitarios = 2

Forma molecular: Tetraédrica.

Geometría (configuración más estable): Angular en forma de V.

c)  CO₂

Estructura de Lewis de los átomos:

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

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

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·4 (C) + 2·6 (O) =16

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

n_e,t =  1·8 (C) + 2·8 (O) = 24

Número de enlaces:

n = (24 – 16)/2 = 4  (cuatro pares de electrones enlazantes)

Aparentemente no hay suficientes átomos de oxígeno para que se formen 4 enlaces, pero cada átomo de oxígeno necesita dos electrones, por tanto los enlaces del átomo central (C) serán dos covalentes dobles, con lo que resultan un total de cuatro enlaces.

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (16 – 2·4)/2 = 4 (cuatro pares de electrones no enlazantes)

Estructura de Lewis para la molécula:

Nº. estérico = 2

Nº de pares solitarios = 0

Forma molecular: Lineal.

Geometría (configuración más estable): Lineal. 

Según la teoría del modelo de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia, indique para las moléculas de metano CH₄; tricloruro de fósforo PCl₃; hexafluoruro de azufre SF₆:

a)  El número de pares de electrones de enlace y de pares de electrones solitarios que presentan.

b)  La ordenación espacial de los pares de electrones de valencia para el átomo central.

c)  La geometría que presenta la molécula.

Solución:

Los pasos a seguir son los siguientes:

1º)  Estructura de Lewis de los átomos.

2º)  Estructura de Lewis de la molécula.

3º)  Número estérico (nº. de pares de electrones del átomo central)

4º)  Número de pares de electrones solitarios del átomo central.

5º)  Formas geométricas posibles.

6º)  Formas geométricas favorables.

Metano, CH₄:

Estructura de Lewis de los átomos:

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

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

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·4 (C) + 4·1 (H) = 8

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

n_e,t =  1·8 (C) + 4·2 (N) = 16

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 = (16 – 8)/2 = 4  (cuatro pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (8 – 2·4)/2 = 0

Estructura de Lewis para la molécula:

a)  Nº. estérico = 4 (nº de pares de electrones del átomo central)

Nº de pares solitarios del átomo central = 0

b)  Ordenación espacial: Tetraédrica

c)  Geometría (configuración más estable): Tetraédrica.

Tricloruro de fósforo, PCl₃:

Estructura de Lewis de los átomos:

El fósforo (átomo central)  pertenece al grupo VA, por tanto en su última capa tiene 5 electrones.

El cloro pertenece al grupo VIIA, luego en su última capa tiene siete electrones.

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·5 (P) + 3·7 (Cl) = 26

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

Número de electrones totales:

n_e = 1·8 (P) + 3·8 (Cl) = 32

Número de enlaces:

n = (32 – 26)/2 = 3 (tres pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (26 – 2·3)/2 = 10

Estructura de Lewis para la molécula:

a)  Nº. estérico = 4 (nº de pares de electrones del átomo central)

Nº de pares solitarios del átomo central = 1

b)  Ordenación espacial: Tetraédrica

c)  Geometría (configuración más estable): piramidal trigonal.

Hexafluoruro de azufre, SF₆:

Estructura de Lewis de los átomos:

El azufre (átomo central)  pertenece al grupo VIA, por tanto en su última capa tiene 6 electrones.

El flúor pertenece al grupo VIIA, por tanto en su última capa tiene 7 electrones.

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·6 (S) + 6·7 (F) = 48

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

No siempre se cumple la regla del octeto, pues en algunas ocasiones el átomo central puede tener 10, 12, 14 y 16 electrones. En este caso un átomo de azufre está rodeado de 6 átomos de flúor, luego ha de compartir seis pares de electrones o sea un total de 12.

Número de electrones totales:

n_e = 1·12 (S) + 6·8 (F) = 60

Número de enlaces:

n = (60 – 48)/2 = 6 (seis pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (48 – 2·6)/2 = 18

Estructura de Lewis para la molécula:

Los pares de electrones se han representado por un guión y lo pares no enlazantes (3 pares por átomo de flúor) se han omitido.

a)  Nº. estérico = 6 (nº de pares de electrones del átomo central)

Nº de pares solitarios del átomo central = 0

b)  Ordenación espacial: Octaédrica.

c)  Geometría (configuración más estable): Octaédrica. 

Halla la geometría de los siguientes compuestos:

a)  AsCl₃

b)  TeCl₄

Solución:

a)  Estructura de Lewis de los átomos:

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

El cloro pertenece al grupo VIIA, por tanto en su última capa tiene 7 electrones.

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·5 (As) + 3·7 (Cl) = 26

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

Número de electrones totales:

n_e = 1·8 (As) + 3·8 (Cl) = 32

Número de enlaces:

n = (32 – 26)/2 = 3 (tres pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (26 – 2·3)/2 = 10

Estructura de Lewis para la molécula:

Nº. estérico = 4

Nº de pares solitarios = 1

Forma molecular: Tetraédrica

Geometría (configuración más estable): Piramidal trigonal.

b)  Estructura de Lewis de los átomos:

Teluro (Grupo VIA) → 6 electrones:

Cloro (Grupo VIIA) → 7 electrones:

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·6 (Te) + 4·7 (Cl) = 34

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

Número de electrones totales:

En este caso no se puede cumplir la regla del octeto ya que, por haber cuatro átomos de cloro, el átomo de teluro comparte 4 electrones y le quedan 2, por tanto su número total de electrones será 10.

n_e = 1·10 (Te) + 4·8 (Cl) = 42

Número de enlaces:

n = (42 – 34)/2 = 4 (cuatro pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (34 – 2·4)/2 = 13

Estructura de Lewis para la molécula:

Nº. estérico = 5

Nº de pares solitarios = 1

Forma molecular: Bipiramidal trigonal.

Geometría (configuración más estable): Balancín o Tetraedro irregular.

Utilizando el método RPENV, describe la forma geométrica de la molécula de amoniaco.

Solución:

Estructura de Lewis para los átomos:

Configuración electrónica del nitrógeno (átomo central):

Configuración electrónica del hidrógeno:

Número de electrones de valencia:

n_e,v = 1·5 (N) + 3·1 (H) = 8

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

n_e = 1·8 (N) + 3·2 (H) = 14

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 = (14 – 8)/2 = 3 (Tres pares de electrones enlazantes)

Número de pares de electrones no enlazantes:

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

n'_e = (8 – 2·3)/2 = 1 (Un par de electrones no enlazantes)

Estructura de Lewis para la molécula:

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

Nº de pares solitarios del átomo central = 1

Enlaces: Tres simples.

Como el número estérico es 4, la forma de la molécula predicha de acuerdo con la teoría de la repulsión de pares de electrones de valencia dirigida es: Tetraédrica.

Geometría: El número de pares solitarios (no enlazantes) del átomo central es uno, luego la configuración más estable es: Piramidal trigonal.