Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2020

PREGUNTA 3

3.1. Para la reacción en equilibrio: ; explique razonadamente como se desplazará el equilibrio si se añade .

3.2. Empleando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) razone cuál será la geometría y la polaridad de las moléculas BeI₂ y CHCl₃.

 

3.1.  Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier, cuando en un sistema en equilibrio se produce una modificación de alguna de las variables que lo determinan (concentración, presión o temperatura), el equilibrio se desplaza en el sentido que contrarresta dicho cambio. En este caso como añadimos gas hidrógeno y este compuesto forma parte de los reactivos, el equilibrio se desplazará hacia la derecha para disminuir la concentración de este. Otra manera de entenderlo es utilizando la expresión de la constante de equilibrio, que en este caso será la siguiente:

 

 

Si no modificamos la temperatura, la constante toma siempre el mismo valor. Así, si añadimos gas hidrógeno, estamos aumentando el valor del denominador, lo que hará que la constante se reduzca. Para que esto no suceda y mantenga el valor que tenía antes, el equilibrio se desplazará hacia la derecha disminuyendo la concentración de hidrógeno y nitrógeno y aumentando la de amoníaco. Así volverá a aumentar la K_c hasta el valor original.

 

3.2.  Comenzamos por el yoduro de berilio (BeI₂):

Lo primero vamos a hacer la estructura de Lewis del compuesto. Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 3 átomos:

 

 

El berilio es un elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene dos electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor cuatro electrones. Sin embargo, el yodo si que la cumple y se rodeará de ocho electrones. En total se necesitan:

 

 

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:

 

 

Por lo tanto, la estructura de Lewis será:

 

 

 

Como vemos, alrededor del átomo central hay 2 pares de electrones enlazantes y ninguno antienlazante. Según la Teoría de Repulsión de los Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (TRPECV), la geometría de la molécula será aquella que permita que esos electrones tengan las menores repulsiones posibles, es decir, estén lo más separados. En este caso esa geometría es la lineal. Se trata de una molécula apolar, porque, aunque tiene enlaces polarizados, puesto que el yodo es más electronegativo que el berilio, los momentos dipolares de eses enlaces se anulan debido a la geometría de la molécula.

 

 

 

En el caso de la otra molécula, el tricloro metano (CHCl₃) hacemos lo mismo:

La configuración electrónica de los átomos que forman parte de la molécula es:

 

 

La molécula tiene 1 átomos de carbono, 3 de cloro y 1 de hidrógeno, en total tendremos 26 electrones. Como lo que quieren estos átomos es completar la última capa necesitaríamos  electrones (el hidrógeno va a incumplir la regla del octete, va a compartir el único electrón que tiene). Si ahora restamos los electrones que necesitamos menos los que efectivamente tenemos obtendremos los electrones de enlace:

 

 

Ahora, si al número de electrones que tenemos le restamos los de enlace obtendremos los no enlazantes:

 

 

Pues bien, sabiendo que tenemos 4 pares electrónicos enlazantes y 9 no enlazantes y que el átomo al que le faltan más electrones para completar la capa es el central, podemos hacer la estructura de Lewis:

 

 

 

Como vemos, alrededor del átomo central hay 4 pares de electrones enlazantes y ninguno antienlazante. Según la Teoría de Repulsión de los Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (TRPECV), la geometría de los electrones será aquella que permita que tengan las menores repulsiones posibles en este caso, la tetraédrica. Esta geometría molecular será la tetraédrica.

 

 

 

En este caso tenemos 3 enlaces claramente polarizados, ya que los cloros son más electronegativos que el carbono. El cuarto enlace no lo está, puesto que el carbono y el hidrógeno tienen casi la misma electronegatividad. En este caso por la geometría de la molécula el momento dipolar total es distinto de cero, no se anulan las polaridades, y la molécula es polar.