Ejercicios: Geometría, hibridación y polaridad

Considerá las moléculas gaseosas de difluoruro de berilio, $\mathrm{BeF_2}$, y trifluoruro de boro, $\mathrm{BF_3}$. Los números atómicos de los elementos constituyentes son $Z(\mathrm{Be}) = 4$, $Z(\mathrm{B}) = 5$ y $Z(\mathrm{F}) = 9$.

1. a) Deducí la estructura de Lewis de cada molécula e indicá la fórmula RPECV del tipo $\mathrm{AX}_n\mathrm{E}_m$ en torno al átomo central.
2. b) Indicá la geometría molecular y el ángulo de enlace previsto en cada caso.

La molécula de tetracloruro de carbono, $\mathrm{CCl_4}$, posee enlaces fuertemente polarizados debido a la diferencia de electronegatividad entre el cloro ($\chi = 3,16$) y el carbono ($\chi = 2,55$). No obstante, las medidas experimentales demuestran que su momento dipolar global es nulo ($\mu = 0\,\mathrm{D}$).

1. a) Justificá la geometría molecular del $\mathrm{CCl_4}$ según el modelo RPECV a partir de las configuraciones de valencia ($Z(\mathrm{C}) = 6$, $Z(\mathrm{Cl}) = 17$).
2. b) Razoná vectorialmente por qué la molécula es apolar a pesar del carácter polar de sus enlaces individuales.

El dióxido de carbono, $\mathrm{CO_2}$, y el agua, $\mathrm{H_2O}$, son moléculas triatómicas con enlaces polares debido a la elevada electronegatividad del oxígeno frente a la del carbono y a la del hidrógeno. Sin embargo, su comportamiento ante un campo electrostático es radicalmente distinto. En la siguiente ilustración se representan las orientaciones espaciales y los momentos dipolares de enlace para ambas sustancias:

1. a) Justificá la geometría molecular de ambas especies utilizando la teoría RPECV (especificá la notación $\mathrm{AX}_n\mathrm{E}_m$).
2. b) Deducí a partir de la suma vectorial de los momentos dipolares de enlace si cada molécula posee o no momento dipolar molecular resultante.

Las moléculas de metano, $\mathrm{CH_4}$, amoníaco, $\mathrm{NH_3}$, y agua, $\mathrm{H_2O}$, forman una serie clásica de especies isoelectrónicas de valencia con átomo central del segundo período. Datos de ángulos de enlace experimentales: $\alpha(\mathrm{H-C-H}) = 109,5^\circ$, $\beta(\mathrm{H-N-H}) = 107,3^\circ$, $\gamma(\mathrm{H-O-H}) = 104,5^\circ$.

1. a) Escribí la fórmula RPECV para cada una de las tres moléculas y determiná su geometría electrónica y su geometría molecular.
2. b) Justificá la disminución progresiva del ángulo de enlace observado en la serie a partir de las repulsiones relativas entre pares enlazantes y pares solitarios.