(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 considerarse 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, a diferencia del :NH3, al N no le quedan pares de electrones sin compartir.
(D). Los tres enlaces N–O tienen la misma longitud.
Solución: A. No es difícil proponer una estructura de octeto de Lewis para este compuesto. En ella, el N forma 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 necesita un electrón más, pero se dispone de él: es el correspondiente a la carga del anión NO3–. Ahora bien, no tiene sentido que el enlace doble se forme entre el N y un O “concreto”, ya que ningún O puede tener algún tipo de preferencia que los otros dos en lo que se refiere a su unión con el N. Lo razonable, entonces, es que ese enlace doble esté “deslocalizado” de forma resonante entre las tres uniones entre N y O:
Las tres estructuras resonantes son equivalentes, lo que implica que los tres enlaces N–O tendrán la misma longitud. Como al nitrógeno no le quedan pares de electrones sin compartir, solo hay tres regiones de elevada densidad electrónica: las de los enlaces. Estas regiones quedarán lo más separadas posible si se ubican en forma triangular plana. Por eso la molécula no puede ser piramidal (a diferencia de la de :NH3, en la que hay cuatro regiones de elevada densidad electrónica, tres de ellas correspondientes a los enlaces N–H y la cuarta al par de electrones no compartidos del N).
(TEMA 10) 17. Solo una de las siguientes afirmaciones sobre las moléculas CH4, NH3, H2O y HF es verdadera:
(A). La polaridad de los enlaces disminuye al disminuir el número de H.
(B). Las cuatro son ácidas, pues poseen hidrógenos que pueden ser liberados fácilmente, siendo la más ácida el HF.
(C). Para las cuatro, la teoría de la hibridación predice que el átomo central (C, N, O, F) se enlaza a los H mediante orbitales híbridos sp3.
(D). En las cuatro sustancias se producen enlaces de hidrógeno de fuerza muy considerable.
Solución: C. En los cuatro casos, el modelo de Lewis predice que el átomo central se rodea de 4 pares de electrones (en el caso del H:F::: podemos considerar por analogía que F es el “átomo central”). La manera de minimizar las repulsiones de los cuatro pares es dirigiéndolos hacia los vértices de un tetraedro; esa es precisamente la geometría típica de la hibridación sp3.
En el HF, el H2O y el NH3 se forman enlaces de hidrógeno entre sus moléculas de fuerza tan considerable que provocan que los puntos de fusión y ebullición de estas sustancias sean bastante más altos que los que tienen las moléculas comparables PH3, H2S y HCl. Pero en el CH4 los enlaces de hidrógeno no tienen una fuerza significativa.
Las cuatro moléculas no son ácidas; de hecho, el :NH3 (amoniaco) es básico porque al disolverse en agua no produce protones, sino OH–, dado que el N, al tener electrones sin compartir, los comparte con el H+ procedente del agua formando NH4+ (NH3 + H2O D NH4+ + OH–).
Finalmente, la polaridad del enlace entre un elemento no metálico E y el H no tiene por qué estar relacionada con el número de hidrógenos de la molécula, sino con la electronegatividad del no metal. Pero en este caso, en la serie CH4, NH3, H2O y HF la electronegatividad del no metal aumenta hacia la derecha, y en el mismo sentido disminuye el número de H. Por lo tanto, en este caso la polaridad del enlace E-H aumenta al disminuir el número de H.
