Pregunta 1B - Enlace químico y geometría molecular · Química PAU Canarias Junio (Ciencias) 2023

a) Dé sus estructuras de Lewis para NF3 y CF4

Solución: NF3: El nitrógeno central tiene 5 electrones de valencia y comparte un par con cada uno de los tres átomos de flúor (enlaces simples $\text{N}-\text{F}$), quedándole un par de electrones no enlazante (solitario). Cada flúor tiene además tres pares solitarios, completando los cuatro átomos el octeto. CF4: El carbono central tiene 4 electrones de valencia y comparte un par con cada uno de los cuatro átomos de flúor (cuatro enlaces simples $\text{C}-\text{F}$), sin pares solitarios sobre el carbono. Cada átomo de flúor completa su octeto con tres pares solitarios.

b) Geometría molecular del NF3

Solución: Piramidal trigonal

b) Justificación de la geometría del NF3

Solución: Según la TRPECV, los 4 pares de electrones alrededor del átomo central de nitrógeno se disponen hacia los vértices de un tetraedro para minimizar repulsiones. Al haber 3 pares enlazantes y 1 par solitario, la geometría molecular resultante es piramidal trigonal con ángulos ligeramente inferiores a $109{,}5^\circ$ debido a la mayor repulsión del par solitario.

b) Geometría molecular del CF4

Solución: Tetraédrica

b) Justificación de la geometría del CF4

Solución: Según la TRPECV, los 4 pares electrónicos enlazantes se orientan hacia los vértices de un tetraedro regular para situarse lo más alejados posible entre sí, con ángulos de enlace de $109{,}5^\circ$. Al no haber pares solitarios, la geometría molecular coincide con la electrónica: tetraédrica.

c) Polaridad del NF3

Solución: Polar

c) Razonamiento de la polaridad del NF3

Solución: El flúor es más electronegativo que el nitrógeno, por lo que cada enlace $\text{N}-\text{F}$ es polar con un momento dipolar dirigido hacia el flúor. Debido a la geometría piramidal trigonal (asimétrica), la suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces (junto a la contribución del par solitario) no se anula ($\mu \neq 0$), por lo que la molécula de $\text{NF}_3$ es polar.

c) Polaridad del CF4

Solución: Apolar

c) Razonamiento de la polaridad del CF4

Solución: Aunque cada enlace $\text{C}-\text{F}$ es polar debido a la diferencia de electronegatividad entre el carbono y el flúor, la molécula posee una geometría tetraédrica perfectamente regular y simétrica. Por consiguiente, la suma vectorial de los cuatro momentos dipolares de enlace se anula ($\sum \vec{\mu} = 0$, $\mu = 0$), resultando una molécula apolar.