Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Junio 2023

El examen consta de 8 preguntas, de las que se podrá responder un MÁXIMO DE 5, combinadas como quiera. Cada pregunta vale 2 puntos (1 punto por apartado). Si responde a más preguntas de las permitidas, sólo se corregirán las 5 primeras respondidas.

 

PREGUNTA 1

1.1. Aplicando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV) deduzca razonadamente la geometría electrónica y molecular de la molécula de tricloruro de fósforo, indicando cuál sería el valor aproximado del ángulo de enlace.

1.2. Sabiendo  que  la  geometría  electrónica  en  la  molécula  de  SiF₄  es  tetraédrica,  discuta razonadamente qué tipo de orbitales híbridos emplearía el átomo de silicio para formar los enlaces correspondientes, cómo se forman dichos orbitales híbridos y la distribución de electrones en estos.

 

1.1.  Para conocer la geometría primero hacemos el diagrama de Lewis. Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 2 átomos:

 

 

Todos los átomos cumplen la regla del octete, así 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:

 

 

 

Esta molécula tiene alrededor del átomo central 3 pares electrónicos enlazantes y 1 no enlazante. Según la TRPECV la geometría electrónica es tetraédrica (en uno de los vértices del tetraedro se coloca un par electrónico solitario del arsénico) y la molecular piramidal trigonal.

 

          

 

El ángulo de enlace en una disposición tetraédrica sería de 109,5⁰, pero debido a la presencia de un par de electrones de no enlace en el átomo central, el ángulo de enlace será menor de lo esperado. Esto es debido a que ese par de electrones ejerce una repulsión sobre los pares electrónicos enlazantes, cerrando un poco el ángulo.

 

 

1.2.  La configuración electrónica del silicio es la siguiente:

 

Tiene 4 electrones de valencia, pero sólo dos electrones desapareados. Para poder formar los 4 enlaces con cada uno de los átomos de flúor, el silicio necesita promocionar un electrón (desde el orbital 2s al 2p) para tener otros tantos electrones desapareados como enlaces forma:

 

Los orbitales híbridos se forman por la combinación del orbital de valencia 3s y de los tres orbitales 3p, dando lugar a 4 orbitales híbridos sp³ equivalentes y dirigidos hacia los vértices de un tetraedro.