Geometría y polaridad del cloroformo y formaldehido

20.  Predice la forma geométrica y la posible polaridad de las moléculas de cloroformo, , y formaldehido, , e indica el tipo de hibridación del carbono en las dos moléculas.

Comenzamos con la molécula de cloroformo. Primero hacemos la estructura de Lewis:

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

La estructura de Lewis será entonces:

El átomo central, el carbono, tiene la siguiente configuración electrónica:

Tiene dos electrones desapareados:

Pero normalmente forma cuatro enlaces y, para poder hacerlo, necesita promocionar un electrón del orbital 2s al 2p para tener otros tantos electrones desapareados. Como son orbitales del mismo nivel, necesita poca energía para poder hacerlo y lo compensa con creces a posteriori cuando forma los cuatro enlaces:

Los enlaces simples son enlaces  o enlaces frontales donde hay mucho solapamiento de los orbitales que forman parte del enlace, mientras que el enlace doble y el triple son enlaces  o laterales con un solapamiento mucho menor. Estos últimos se forman con orbitales p sin hibridar. En este caso, el carbono no forma ningún enlace doble o triple por lo que no tiene que reservar ningún orbital p. Hibrida todos los orbitales con electrones de valencia, es decir, el 2s y los tres orbitales p. Así la hibridación será sp³:

Al tener hibridación sp³, la geometría de la molécula será la que corresponde a estos orbitales híbridos, es decir la tetraédrica.

Los 4 enlaces de la molécula están polarizados, pero la diferencia de electronegatividad de los enlaces C – Cl es mucho mayor que la del enlace C – H, por lo que la suma de los momentos dipolares es distinta de cero () y, por consiguiente, la molécula de cloroformo es polar:

Hacemos lo mismo ahora con la otra molécula, el formaldehido.

El carbono y el oxígeno cumplen la regla del octete, el hidrógeno como ya dijimos antes tiene un electrón y al compartirlo tiene dos a su alrededor:

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:

La estructura de Lewis será:

El carbono, al igual que en el compuesto anterior, promociona un electrón del orbital 2s al 2p para poder formar los 4 enlaces:

Como ahora sí forma un enlace doble, con el oxígeno, necesita reservar un orbital p sin hibridar para formar ese enlace . Hibrida el resto, es decir, un orbital s y dos orbitales p, siendo la hibridación sp²:

La geometría en este caso de los híbridos sp², que es la de la molécula, es la triangular plana.

En este caso los tres enlaces están polarizados, pero la mayor diferencia de electronegatividad en el enlace C – O que en los enlaces C – H, hace que el momento dipolar total sea también distinto de cero () y la molécula también sea polar.