Cómo demostrar que el pentacloruro de fósforo (PCl5) no es polar

Esta es mi primera respuesta en quora. Para ser una molécula no polar, los enlaces deben estar entre átomos igualmente electronegativos o los enlaces deben estar dispuestos de tal manera que la suma del vector de enlaces polares se cancele. Este es el segundo caso. Comience con el diagrama de Lewis, luego considere la geometría molecular y luego racionalice por qué puede cancelar los vectores de electrofield de cada enlace. El diagrama de Lewis muestra los cinco cloro distribuidos equitativamente sin pares solitarios, lo que implica una hibridación orbital sp3d. Cinco orbitales dan una geometría biplanar trigonal, tres cloro en un plano triangular plano alrededor del fósforo central con un cloro cada uno centrado arriba y abajo. Los vectores del campo eléctrico apuntan en la misma dirección que el enlace, por lo que los cloro superiores e inferiores se cancelan fácilmente. Ahora solo necesita convencerse de que los tres enlaces en el triángulo plano también se cancelan. Por lo tanto, no hay vectores de campo eléctrico netos y, por lo tanto, la molécula en su conjunto es no polar, aunque cada enlace es polar. Espero que ayude, ¡disfruta!

Hay dos enfoques, que tienen que estar de acuerdo.

Primero, hay formas de medir el momento dipolar de una molécula. No se los detalles; Quizás alguien más lo haga. Por lo tanto, demostraríamos que PCl5 no es polar experimentalmente al determinar que tiene un momento dipolar de cero (dentro del error experimental).

En segundo lugar, hay una razón teórica (VSEPR) para que PCl5 sea no polar. Los pares de electrones en los cinco enlaces P-Cl se repelen entre sí (mientras se sienten atraídos por el núcleo de fósforo). Esto, matemáticamente, da como resultado una estructura de bipirámide trigonal. Como muestra Justin Lagassey, esta geometría obliga a los dipolos de enlace P-Cl a cancelar en cuanto a vectores.

Como contraste, considere PCl3, que tiene una geometría piramidal trigonal (con un par solitario en el átomo de fósforo) de acuerdo con la teoría VSEPR. En esta molécula, los dipolos del enlace P-Cl no se cancelan, y deberíamos poder medir un momento dipolar distinto de cero para esta molécula.