¿Por qué el BCl3 es un compuesto deficiente en electrones, y por qué tiene una fuerte tendencia a ganar un par adicional de electrones al reaccionar con especies con un par solitario de electrones?

Tenemos dos teorías que explican los fenómenos: la teoría del enlace de valencia (VB) y la teoría del orbital molecular (MO) .

La teoría VB nos proporciona una explicación bastante simple y aproximada, pero cualitativamente más fácil de entender. (Nivel de química AP o SAT II) El cloro (3.16) es más electronegativo que el boro (2.04), por lo que el boro se vuelve relativamente deficiente en electrones y finalmente tiene espacio para electrones de par solitario extraño, formando así un enlace químico.

La teoría MO nos da una solución más elegante, aunque requiere un conocimiento y una comprensión decentes en química inorgánica física elemental. El siguiente diagrama es el diagrama orbital molecular del tricloruro de boro. Puede consultar cualquier libro de texto de química inorgánica (personalmente recomiendo el libro de texto de Introducción a la Química Inorgánica escrito por Miessler et al. ) Si desea saber cómo construir estos diagramas.

Los colores azul, rojo y violeta se refieren a orbitales atómicos de B, orbitales atómicos de tres cloro y orbitales moleculares de tricloruro de boro, respectivamente. B tiene tres electrones de valencia en n = 2 capas, y cada uno de Cl tiene siete electrones de valencia en n = 3 capas. Entonces tenemos 24 electrones en total. Estos 24 electrones llenan MO de BCl3 desde el fondo.

Si omite explicar los detalles de este diagrama, es posible que desee centrarse en el nivel de energía etiquetado como ” LUMO (orbital molecular más bajo desocupado) “. Este LUMO de BCl3 se asemeja al orbital p (z) del boro central. Este nivel de energía interactuará con la molécula extraña que tiene electrones de par solitario como se muestra a continuación.

Olvídate de las partes AO. La figura anterior tiene MO de BCl3 en el lado izquierdo y parte solitaria del nucleófilo extraño en el lado derecho. Ahora el LUMO (nuevamente, esto se parece a p (z) de B) y el par solitario hace que el segundo MO sea complejo.

Ahora ves que todo el sistema está estabilizado por BE (energía de unión). Esta es la fuerza impulsora de por qué tenemos un enlace allí, y por qué BCl3 actúa como un ácido de Lewis.

Esta explicación puede seguir siendo aproximada para las personas que trabajan en el campo de la química computacional o la física relacionada. (y no soy un estudiante de química). Así que agradezco cualquier comentario.

El boro solo posee 3 electrones de valencia y, por lo tanto, solo puede formar 3 enlaces covalentes. Sin embargo, B es electronegativo y seguirá reaccionando para lograr un Octeto de Lewis, es decir, ocho electrones en su capa de valencia. Después de usar sus electrones covalentes, el único medio restante de hacerlo sin formar un enlace iónico es compartiendo pares solitarios de N o P. Los 3 enlaces colanto en compuestos como BCl3 se forman a partir de los 2 sy 2 de los 2 orbitales atómicos p de B y los orbitales atómicos 3 sy 3 p de Cl, que se hibridan para formar 3 enlaces sigma. 3 enlaces sigma a su vez forman una estructura plana triangular. en compuestos como BCi3. Estas especies aceptan electrones de par solitario en este orbital p para formar compuestos piramidales doblados que completan el requisito de valencia del boro.

Los enlaces pπ-dπ débiles y la extensión del caparazón de valencia a un orbital d vacío de Cl- hacen que la composición sea muy deficiente. Es por eso que actúa como una base de Lewis y absorbe un par solitario de electrones.