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Respuesta:
Solución:
a) El fósforo con cinco electrones en su capa de valencia, 3s2
3p3
, forma 3 enlaces
covalentes con los hidrógenos en la molécula PH3 y queda con un par de electrones libres,
siendo la estructura de Lewis de la molécula:
En la molécula H2S el azufre posee seis electrones en su capa de valencia, 3s2
3p4
,
formando dos enlaces covalentes con los hidrógenos y quedándose con un par de electrones
libres, siendo la estructura electrónica de la molécula:
El carbono en la molécula de metanol, CH3OH, con cuatro electrones en su capa de valencia, 2s
2
2p2
, promociona un electrón del orbital atómico 2s al orbital atómico vacío 2p, y forma cuatro enlaces
covalentes con los tres átomos de hidrógeno y el átomo de oxígeno, que con los cinco
electrones que le quedan en su capa de valencia, forma un enlace covalente con el átomo de
hidrógeno y se queda con dos pares de electrones no compartidos. La estructura de Lewis de
la molécula es:
El berilio en la molécula BeI2, con sus dos electrones en su capa de valencia, 2s2
, forma dos
enlaces covalentes con los átomos de yodo, los cuales, al compartir en el enlace uno de los
electrones de su capa de valencia, queda con tres pares de electrones no compartidos, siendo
la estructura de Lewis de la molécula:
b) De las moléculas propuestas sólo en el metanol, CH3OH, un átomo de hidrógeno se une por
enlace covalente con un átomo pequeño y muy electronegativo el de O. Ello provoca un desplazamiento
del par de electrones del enlace hacia el átomo de oxígeno, apareciendo sobre éste una carga eléctrica
parcial negativa y sobre el átomo de hidrógeno una carga eléctrica parcial positiva. La polaridad del
enlace O − H hace que al aproximarse dos moléculas de metanol, lo hagan orientándose el polo positivo
de una al polo negativo y pares de electrones no compartidos, del átomo de oxígeno, de la otra. La fuerza
atractiva que aparece entre polos eléctricos opuestos es lo que constituyen el enlace por puente de
hidrógeno.
c) Los átomos de P, S y C hibridan los orbitales atómicos ns y np, el carbono con promoción de
uno de los electrones 2s al 2p vacío forma 4 orbitales híbridos sp3
, dirigidos desde el átomo central, C,
hacia los vértices de un tetraedro regular. Los átomos de P y S, sin promoción de electrones, forman
también 4 orbitales híbridos sp3
equivalentes y dirigidos, desde los átomos centrales de sus moléculas, P y
S, hacia los vértices de un tetraedro regular. El átomo de Be promociona uno de los electrones del orbital
atómico 2s a uno de los 2p vacíos, dando lugar a dos orbitales híbridos sp dirigidos desde el átomo de Be
en la misma dirección y sentidos opuestos.
Para la molécula PH3 con un par de electrones libres sobre el átomo de fósforo, ubicado en uno
de los orbitales híbridos sp3
, la geometría es piramidal debido a la repulsión entre los pares de electrones
compartidos y libres.
En la molécula H2S, de los cuatro orbitales híbridos sp3
, dos se utilizan para unirse mediante un
enlace covalente a dos átomos de hidrógeno, y los otros dos para albergar, cada uno, un par de electrones
no compartidos. La repulsión electrostática entre los pares de electrones compartidos y no compartidos
hace que la geometría de la molécula sea angular.
El carbono no presenta ningún par de electrones no compartidos, por lo que los cuatro orbitales
híbridos sp3
del átomo de carbono, se utilizan en formar enlaces covalentes con los átomos de hidrógeno
y el grupo OH, siendo la geometría de la molécula tetraédrica.
La molécula de BeI2 en la que el átomo de Be no presenta pares de electrones no compartidos,
los enlaces se dirigen desde el átomo de berilio en sentidos opuestos, siendo su geometría lineal.
d) Las moléculas PH3, H2S y CH3OH son polares por no anularse, debido a la geometría de las
moléculas, la resultante de los momentos dipolares de enlace. Por el contrario, la molécula BeI2, debido a
su geometría, es apolar por anularse la resultante de los momentos dipolares de enlace.