CUESTIÓN 2.-
a) Razona si una molécula de formula AB2 debe ser siempre lineal.
b) Justifica quien debe tener un punto de fusión mayor, el CsI o el CaO.
c) Pon un ejemplo de una molécula con un átomo de hidrógeno con hibridación sp3
y justifícalo.
Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015, QUIMICA
Respuestas a la pregunta
a) De este razonamiento podemos analizar que la geometría molecular no viene determinada por la estequiometria de la molécula, en cambio viene dada por el modelo de repulsión de pares de electrones ubicados en la capa de valencia por la cantidad de pares enlazantes σ y no-enlazantes E de la capa de valencia del átomo central.
Por lo que si el átomo central, estando en
estado neutro, posee solo dos electrones de valencia como el Berilio (Be, Z=4,
1s²2s²) quien al formar un enlace como en el caso de la molécula (BeH₂). Allí solo hay dos
enlaces σ y ningún par no
compartido de su capa de valencia del átomo central, por lo que el número de
direcciones en que están dirigidos los electrones es igual a σ + E = 2. Por lo tanto, la molécula
es lineal.
H - Be – H
Si ocurre que un átomo central, estando en estado neutro, posee 4 electrones, como en la molécula de Cloruro de estaño (SnCl₂) donde Sn (Z=50, [Kr] 4d¹⁰5s²5p²), donde hay dos enlaces σ y 1 de pares no compartidos E. Su estructura molecular es plana y trigonal, por lo que la molécula AB₂E tiene geometría angular derivada del trigonal.
Para el último caso posible, cuando el átomo central en su estado neutro
posee seis electrones, como se observa en la molécula de agua (H₂O), con el oxigeno
(Z=6, 1s²2s²2p⁴), σ = 2 y dos pares de enlaces no
compartidos, la geometría electrónica de la molécula es tetraédica por lo que
la geometría molecular es AB₂E₂ angular derivada de la
tetraédica
b) Analizamos quien puede tener mayor punto de fusión entre el CsI y el CaO realizando una comparación entre las constantes físicas de sólidos iónico y que el tipo de interacción es electrostática. Si suponemos que ambos compuestos iónicos cristalizan el mismo tipo de red, y que los radios Cs⁺ y de Ba²⁺ sean similares así como los de I⁻ y O²⁻, pero con diferencias en el producto de las cargas.
Para el caso de BaO, las cargas iónicas son de +2 y -2, y para el caso de CsI tiene cargas iónicas de +1 y -1. Es por esto que el BaO tiene una energía reticular mayor, negativa y aproximadamente cuatro veces superior por lo que su red es más estable y más difícil de des-estructurar así como con un mayor punto de fusión.
c) Para un ejemplo de una molécula con un átomo de nitrógeno con hibridación sp³, tenemos el caso de un átomo N con hibridación sp³ que forma NH₃ (amoniaco). Aquí el nitrógeno tiene una configuración 2s²2p³ lo que representa cinco electrones de valencia: 3 unidos a hidrógeno que representan tres electrones no apareados, por lo que existen ocho electrones en la capa de valencia del nitrógeno (N). Estos enlaces son del tipo σ y uno es un par no compartido E, con un total de σ+E = 4, creando una geometría electrónica tetraédrica y la geometría molecular es AB₃E piramidal derivada tetraédrica.
El nitrógeno necesita usar 4 orbitales híbridos con la misma cantidad de energía y con la misma simetría tetraédrica, por lo que debe hibridar cuatro de sus orbitales atómicos.