Cuestión 2 · Química PAU Valencia Ordinaria 2022

a) Dibuje las estructuras electrónicas de Lewis para las moléculas $\mathrm{CF}_4$, $\mathrm{F}_2\mathrm{CO}$ y $\mathrm{CO}_2$.

Solución: - $\mathrm{CF}_4$ (32 electrones de valencia): Carbono central unido mediante cuatro enlaces covalentes simples a cuatro átomos de flúor. Cada átomo de flúor posee tres pares de electrones no enlazantes. Todos los átomos completan su octeto. - $\mathrm{F}_2\mathrm{CO}$ (24 electrones de valencia): Carbono central unido mediante un enlace doble a un átomo de oxígeno ($\mathrm{C}=\mathrm{O}$) y dos enlaces simples a dos átomos de flúor ($\mathrm{C}-\mathrm{F}$). El oxígeno presenta dos pares de electrones solitarios y cada flúor tres pares solitarios. El carbono no posee pares solitarios y completa el octeto. - $\mathrm{CO}_2$ (16 electrones de valencia): Carbono central unido mediante dos dobles enlaces a dos átomos de oxígeno ($\mathrm{O}=\mathrm{C}=\mathrm{O}$). Cada átomo de oxígeno tiene dos pares solitarios. El carbono completa el octeto sin pares libres.

b) Indique razonadamente la geometría de las tres moléculas del apartado anterior y ordene de menor a mayor los ángulos de las moléculas (F-C-F del $\mathrm{CF}_4$, F-C-F del $\mathrm{F}_2\mathrm{CO}$ y O-C-O del $\mathrm{CO}_2$).

Solución: - Geometría del $\mathrm{CF}_4$: tetraédrica, de tipo $\mathrm{AX}_4$ (ángulo F-C-F $\approx 109{,}5^\circ$). - Geometría del $\mathrm{F}_2\mathrm{CO}$: plana trigonal, de tipo $\mathrm{AX}_3$ (ángulo F-C-F próximo a $120^\circ$, algo menor por la mayor repulsión del doble enlace $\mathrm{C}=\mathrm{O}$). - Geometría del $\mathrm{CO}_2$: lineal, de tipo $\mathrm{AX}_2$ (ángulo O-C-O $= 180^\circ$). Orden de menor a mayor ángulo según la RPECV: $$\text{F-C-F}(\mathrm{CF}_4)\,(109{,}5^\circ) < \text{F-C-F}(\mathrm{F}_2\mathrm{CO})\,(\approx 120^\circ) < \text{O-C-O}(\mathrm{CO}_2)\,(180^\circ)$$ *(Observación: el valor experimental del ángulo F-C-F en $\mathrm{F}_2\mathrm{CO}$ es de unos $108^\circ$, algo inferior al del $\mathrm{CF}_4$. El orden esperado en este nivel es el que da el modelo RPECV.)*