(TEMA 10) 16. Sobre la estructura del ion nitrato (NO3–), una sola de las siguientes afirmaciones es falsa:
(A). La molécula tiene estructura de pirámide triangular, con los O colocados en los vértices de la base y el N con un electrón solitario en el vértice superior de la pirámide, minimizándose así las repulsiones.
(B). Puede considerase un híbrido de resonancia entre tres estructuras canónicas en cada una de las cuales el N se une a dos de los O por sendos enlaces simples y al tercero por un enlace doble.
(C). En la representación de Lewis al N no le quedan pares de electrones sin compartir.
(D). Los tres enlaces N–O tienen la misma longitud.
Solución: A. Es fácil proponer una estructura de octeto de Lewis para este compuesto. En dicha estructura el N formaría un doble enlace con un O y sendos enlaces simples con los otros dos O. Para que queden estructuras de octeto para los cuatro átomos se necesitaría un electrón más. De este electrón se dispone: es el correspondiente a la carga del anión. Se puede proponer entonces esta estructura de Lewis para el anión NO3–:
Como se ve, al N no le quedan electrones alrededor sin compartir. Al contrario, todos los electrones alrededor del N están compartidos con los O. Hay otras moléculas en las que al N sí le quedan electrones sin compartir. La más sencilla y conocida es el amoniaco, que se puede representar como :NH3 para hacer explícito el par de electrones que el N tiene sobre sí y no comparte con los H. (Este par de electrones es muy importante en la química de muchos compuestos de nitrógeno, como el propio amoniaco o las aminas, cuyo carácter básico se debe a esos electrones sin compartir del N).
Ahora bien, no tiene sentido que el enlace doble se forme entre el N y un O «concreto», ya que los tres O son iguales. Es más razonable considerar que ese enlace doble esté «deslocalizado» de forma resonante de estos tres modos canónicos completamente equivalentes:
Al ser las tres estructuras resonantes equivalentes, eso implica que los tres enlaces entre N y O tendrán la misma longitud.
Como al nitrógeno no le quedan pares de electrones sin compartir, existen tres regiones de elevada densidad electrónica alrededor del N, que son las de los tres enlazamientos entre N y O. Para minimizar repulsiones estas regiones han de quedar lo más separadas posible, y eso sucede si se disponen de forma triangular. Por eso la molécula tiene forma de un triángulo equilátero en cuyo centro se halla el N y en cuyos vértices están los O. En consecuencia, lógicamente, la molécula es plana, no piramidal (a diferencia del :NH3, molécula en la que hay que considerar cuatro regiones de elevada densidad electrónica, que son las de los tres enlaces con H más la del par de electrones no compartidos del N; por eso la disposición de las regiones de elevada densidad electrónica en el :NH3 no es triangular, sino piramidal).
(TEMA 10) 17. ¿Qué hibridación se puede proponer para el yodo en la molécula IBr3?
(A). sp
(B). sp2
(C). sp3
(D). sp3d
Solución: D. El I tiene 7 electrones en su capa de valencia. Como está unido a tres Br, podemos suponer que 3 de esos 7 electrones los usará el I para sus uniones con los Br, quedándole dos pares sin compartir. Lo ilustra la siguiente imagen:
Esto quiere decir que el I tiene 5 pares de electrones alrededor, los cuales debería alojar en 5 orbitales (ya que en cada orbital “cabe” un par de electrones como máximo).
Como es sabido, la hibridación de N orbitales produce N orbitales híbridos. En este caso, el número N de orbitales disponibles para hibridarse es N = 5, como acabamos de argumentar. De los orbitales híbridos que aparecen en las respuestas, los híbridos sp3d son los únicos que se forman mediante la contribución de 5 orbitales (un orbital s, tres orbitales p y un orbital d).
