Geometría y polaridad

15.   

a)  Indica la geometría de las siguientes moléculas, de acuerdo con la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia:    y  . Razona la respuesta.

b)  ¿Alguna de las moléculas anteriores es polar? Justifica la respuesta.

a)  Primero hacemos la estructura de Lewis de cada una de las moléculas. Comenzamos por el trihidruro de boro. Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 4 átomos:

El hidrógeno para completar la capa solo necesita un electrón y el boro es otro elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene tres electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor seis electrones.

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

Por lo tanto, la estructura de Lewis será:

El trihidruro de boro (BH₃) tiene alrededor del átomo central 3 pares electrónicos enlazantes y ninguno no enlazante y, según la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV) esos electrones se colocarían en el espacio lo más separados posible para que las repulsiones sean mínimas. Así tanto la geometría molecular será triangular plana:

La estructura del diyoduro de berilio es:

El berilio es un elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene dos electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor cuatro electrones.

El diyoduro de berilio (BeI₂) tiene dos pares electrónicos enlazantes y ninguno antienlazante, por lo que la molécula tiene una geometría lineal:

Seguimos con el tetracloruro de carbono. Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 5 átomos:

Todos los átomos cumplen la regla del octete, así en total se necesitan:

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

Por lo tanto, la estructura de Lewis será:

Como vemos, el tetrafluoruro de carbono (CCl₄) tiene alrededor del átomo central 4 pares electrónicos enlazantes y ninguno no enlazante y, según la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV) esos electrones se colocarían en el espacio lo más separados posible para que las repulsiones sean mínimas. Así tanto la geometría molecular será tetraédrica:

Y el último que es el amoníaco:

El amoníaco (NH₃) tiene 3 pares electrónicos enlazantes y 1 no enlazante, la geometría electrónica para que todos estes pares electrónicos estén lo más separados posible y tengan las menores repulsiones, según la TRPECV, es la tetraédrica:

Como en uno de los vértices del tetraedro tiene un par de electrones, no tiene ningún átomo, la geometría molecular es piramidal trigonal.

b)  Para que una molécula sea polar debe tener enlaces polarizados y además que la suma de los momentos dipolares de sus enlaces sea distinta de cero (). Enlaces polarizados tienen todas las moléculas ya los átomos que forman esas uniones son distintos y tienen distinta electronegatividad. Pero la geometría la molécula es la que determina si la suma de los momentos dipolares es o no distinto de cero.

El tricloruro de boro (BCl₃) con geometría triangular plana, el diyoduro de berilio (BeI₂) con geometría lineal y el tetracloruro de carbono (CCl₄) con geometría tetraédrica tienen momento dipolar nulo (), por lo tanto, son moléculas apolares. La única que tiene momento dipolar distinto de cero () es el amoníaco (NH₃) que es la única molécula polar.