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Enlace químico
1. Razone como varía la energía reticular y la temperatura de fusión en las siguientes sales:
𝐾𝐹, 𝑁𝑎𝐹, 𝑅𝑏𝐹
La energía reticular,℧𝑅 , es la energía que se libera cuando se forma un enlace iónico a
partir de sus iones en estado gaseoso.
A mayor energía liberada en el proceso, más estable será el compuesto, y mayor
temperatura de fusión.
La energía reticular varia con la carga y el radio de los iones.
A mayor carga de los iones, mayor será la energía reticular. A mayor radio de los iones,
menor energía reticular.
Los tres compuestos 𝐾𝐹, 𝑁𝑎𝐹, 𝑅𝑏𝐹 tienen la misma carga, por tanto, habrá que fijarse en el
radio de los cationes, cuyo orden es 𝑅𝑏 > 𝐾 > 𝑁𝑎.
Luego el orden de energía reticular y temperatura de fusión es, 𝑁𝑎𝐹 > 𝐾𝐹 > 𝑅𝑏𝐹
4. Ordena los siguientes compuestos según sus puntos de fusión crecientes y justifica dicha
ordenación: 𝐾𝐹 𝐵𝑟𝐹 𝑦 𝑀𝑔𝐹2 .
4. Razone la veracidad de las siguientes afirmaciones:
a) El diamante no conduce la electricidad mientras que el Cu sí.
b) El cloruro de sodio funde a altas temperaturas debido a la fuerza de sus enlaces
intermoleculares
c) La molécula 𝐵𝐶𝑙3 es apolar?
a) Verdadero. En el diamante no hay electrones libertad de movimiento para conducir la
electricidad. Mientras, en el cobre, se forma enlace metálico donde los electrones se
encuentran deslocalizados en la nube electrónica, con libertad de movimiento.
b) Falso. Aunque es cierto que el cloruro de sodio tiene una temperatura alta, es un
compuesto iónico y, por tanto, no forma moléculas ni enlaces intermoleculares.
c) Verdadero. Aunque los enlaces B-Cl son polares, la geometría de la molécula es
triangular plana, produciéndose la anulación de los momentos dipolares.
5. De los compuestos iónicos
KF y NaF
Indique cual es el más duro y cuál el de mayor temperatura de fusión.
6. Escribe la estructura de Lewis de las siguientes especies químicas:
HCl , HBr , BF3 ,PCl3, BrF y CHI3
7. Indique qué compuesto es mejor conductor de la electricidad: fluoruro sódico o
bromuro potásico.
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La conducción de la electricidad, en un enlace iónico, viene dada por la atracción eléctrica
entre los iones. En el fluoruro potásico, NaF, los iones 𝑁𝑎+𝑦 𝐹−tienen menor radio iónico
que los de bromuro de potasio, KBr, por tanto, sus electrones estarán fuertemente atraídos
y tendrán menor movimiento, siendo así un peor conductor de la electricidad.
8. Tres elementos A, B y C tienen números atómicos de 9, 14 y 19. Indique
Fórmula de los compuestos que A puede formar con todos ellos.
Los compuestos son Flúor, Carbono y Sodio.
El flúor, consigo mismo, formaría el compuesto diatómico 𝐹2, se trataría de una molécula
covalente apolar.
Con el carbono formaría el compuesto covalente 𝐶𝐹4.
Y, por último, con el sodio formaría el compuesto iónico NaF.
9. Describe la geometría de las moléculas de agua, trifluoruro de fósforo, cloruro de boro,
dióxido de carbono, amoniaco, metano.
Indique polaridad
Para hallar la geometría vamos a aplicar la TRPECV, asumiendo que las moléculas
adquieren la geometría que minimice la repulsión entre los electrones de la capa de
valencia. Para ello vamos a observar la configuración de la capa de valencia.
𝐻2𝑂,
O:2𝑠22𝑝4
H: 1𝑠1
El oxígeno tiene dos pares enlazantes y dos pares no enlazantes. Su geometría es angular.
𝑃𝐹3,
P:3𝑠23𝑝6
F: 2𝑠22𝑝5
El fósforo tiene 3 pares enlazantes y un par no enlazante. Su geometría es pirámide
trigonal.
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𝐵𝐶𝑙3,
B:2𝑠22𝑝1
Cl: 3𝑠23𝑝5
El boro tiene 3 pares de electrones enlazantes. Su geometría es piramidal trigonal.
𝑁𝐻3,
N:2𝑠22𝑝3
H: 1𝑠1
El nitrógeno tiene 3 pares de electrones enlazantes y un par no enlazante. Su geometría es
piramidal trigonal.
𝐶𝐻4,
C: 2𝑠22𝑝2
H: 1𝑠1
El carbono tiene 4 pares de electrones enlazantes. Su geometría es tetraédrica.
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10.
a) Realiza el esquema del ciclo de Born- Haber para el CaCl2
b) Calcula ΔHf de CaCl2(s) utilizando los valores de las energías de los procesos:
Sublimación del calcio: 178,2 kJ/mol;Disociación de la molécula de cloro: 243,2 kJ/mol; Primera energía de ionización del calcio: 590 kJ/mol; Segunda energía de ionización del calcio: 1145 kJ/mol; Afinidad electrónica del cloro: – 348,0 kJ/mol;Energía de red del CaCl2: – 2223 kJ/mol
Luego, según la ley de Hess, el calor de formación es:
𝐻𝑓 = 𝐸𝑠 + 𝐸𝐷 + 1º𝐸. 𝑖 + 2𝐸. 𝑖 + 2𝐴. 𝑒 + 𝑈𝑅 = −762𝐾𝐽
𝑚𝑜𝑙
11. Dadas los compuestos: HCl, KF y.
Razone el tipo de enlace presente en cada una de ellas
La molécula HCl está compuesta por dos elementos electronegativos, que forman enlace compartiendo un par de electrones.
En compuesto KF tenemos dos electrones de diferente electronegatividad, o sea, un metal, K, y un no metal, F. Se trata de un enlace iónico en el que el K le cede un electrón al F,
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adquiriendo así cada uno de ellos la configuración electrónica del gas noble más cercano en la tabla periódica.
12. Justifique las siguientes afirmaciones:
a) A 25º C y 1 atm, el agua es un líquido y el sulfuro de hidrógeno es un gas.
b) El etanol es soluble en agua y el etano no lo es.
c) En condiciones normales el flúor y el cloro son gases, el bromo es líquido y el yodo es sólido.
a) Ambos compuestos son covalentes y polares. La diferencia entre ellos está en las fuerzas intermoleculares.
El 𝐻2𝑆 forma dipolos permanentes, enlaces de Van de Waals, sin embargo, el 𝐻2𝑂 forma enlaces de hidrógeno, que es el enlace intermolecular más fuerte.
b) El etano es una molécula apolar, mientras que el etanol tiene un grupo -0H, que lo hace soluble en agua gracias a los enlaces de hidrógeno
13.
a) Dibuje la molécula de metano, indicando la hibridación de los átomos de carbono y todos los enlaces σ y π presentes.
b) Dibuje la molécula de amoniaco, indicando la hibridación de los átomos de carbono y todos los enlaces σ y π presentes. Indica también su polaridad.
a)
La configuración electrónica de la última capa de valencia del C y el H es
𝐶(𝑍 = 12): 2𝑠22𝑝2
𝐻(𝑍 = 1): 1𝑠1
La estructura de Lewis es
El carbono forma 4 orbitales híbridos 𝑠𝑝3
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b) Primero representamos la estructura de Lewis
𝑁(𝑍 = 17): 2𝑠22𝑝3
𝐻(𝑍 = 1): 1𝑠1
El nitrógeno emplea 4 orbitales híbridos 𝑠𝑝3 , tres de ellos forman un enlace 𝜎 con cada H, y en el cuarto orbital están los dos electrones sin compartir.
En la molécula 𝑁𝐻3 , el átomo central tiene 3 pares de electrones compartidos, y un par de electrones sin compartir.
Tanto los pares de electrones no enlazantes, como los pares de electrones de enlace se repelente entre sí, adquiriendo la molécula una forma tal que los pares de electrones de la capa de valencia estén lo más alejado posible. La geometría molecular es piramidal trigonal.
Además, debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos de N y He, se forman 3 momentos dipolares que NO se anulan, dando lugar a una molécula polar.
14.
Justifique:
a) el cloruro de sodio tiene un punto de fusión mayor que el bromuro de sodio
b) El grafito es un sólido muy duro
c) El nitrógeno moIecular presenta una gran estabilidad química
a) Verdadero. Ambos compuestos son iónicos, sin embargo, el cloruro de sodio tiene una mayor energía reticular debido al menor radio iónico del cloro respecto al bromo.
El menor radio iónico da lugar a una mayor interacción eléctrica, mayor estabilidad y, por tanto, mayor punto de fusión.
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b) Falso. El grafito es un sólido muy blando, debido a que está formado por láminas de carbono, unidas mediante enlaces de Van de Waals.
15. Comente la conductividad eléctrica de los siguientes compuestos
a) Un hilo de cobre. b) Un cristal de 𝐶𝑢(𝑁𝑂3)2. c) Una disolución de 𝐶𝑢(𝑁𝑂3)2.
Para que un elemento sea conductor de la electricidad, su estructura debe permitir que las cargas eléctricas tengan libertad de movimiento.
a) El cobre es un metal y, en su estructura, los electrones pueden moverse de forma libre. Estos se encuentran deslocalizados en la nube electrónica.
b) El nitrato de cobre (II) es un compuesto iónico, formado por lo iones 𝐶𝑢+2y 𝑁𝑂2−.
En los cristales iónicos los electrones no tienen libertad de movimiento, al estar ocupando posiciones fijas en el cristal.
c) Aunque el nitrato de cobre (II) no es conductor de la electricidad, sí que lo es en disolución. Esto se debe a la rotura de la estructura iónica, permitiendo así el movimiento de los electrones.
16. Escriba el ciclo de Born-Haber para los compuestos: 𝑁𝑎𝐹, 𝑀𝑔𝑂
17. Considere los compuestos BaO; HBr, MgF2 y CCl4
a) Razone el tipo de enlace que posee cada uno.
b) Explique la geometría del tetracloruro de carbono según la TRPECV
a) El BaO es un compuesto formado por dos elementos de electronegatividad muy
diferente, un metal, Ba, y un no metal, O. Por tanto, forma un enlace iónico
El HBr está formado por dos elementos muy electronegativo, de carácter no metálico. Por
tanto forman un enlace covalente.
El 𝑀𝑔𝐹2 es un compuesto iónico, formado por dos elementos de electronegatividad muy
diferente, un metal, Mg, y un no metal, F.
El 𝐶𝐶𝑙4 está formando por un átomo carbono unido a cuatro átomos de cloro, se trata de
dos elementos muy electronegativos, por lo que forman un enlace covalente.
b) Para representar la geometría vamos a hallar la configuración electrónica y la
estructura de Lewis del compuesto.
C (Z=6): 2𝑠22𝑝2
Cl(Z=17): 4𝑠24𝑝5
El átomo central, el carbono, tiene 4 pares de electrones enlazantes y ninguno sin enlazar.
Los átomos de cloro se disponen formando un tetraedro, para minimizar la repulsión.
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18. Determine la geometría de los compuestos 𝐵𝑒𝐶𝑙2 𝑦 𝐶𝐼𝐶𝑙3
𝐵𝑒𝐶𝑙2
Be: 2𝑠2
Cl: 3𝑠23𝑝5
El átomo central, el Be, tiene dos pares de electrones enlazantes, y ninguno sin enlazar.
Su geometría es lineal.
𝐶𝐼𝐶𝑙3
C: 2𝑠22𝑝2
Cl: 3𝑠23𝑝5
I: 5𝑠25𝑝5
El átomo central, el C, tiene 4 pares de electrones enlazantes, y ninguno sin enlazar.
Su geometría es tetraédrica.
19. Justifique si las moléculas 𝐵𝑒𝐶𝑙2 y NH3 son polares o no polares.
Para justificar la polaridad de una molécula hay que estudiar primero su geometría.
La polaridad de una molécula no depende exclusivamente de que sus enlaces sean polares,
si no de la geometría de la molécula.
El 𝐵𝑒𝐶𝑙2 es una molécula lineal, por tanto, aunque los enlaces Be-Cl son polares, los
momentos dipolares se anulan, dando lugar a una molécula apolar.
El amoniaco es una molécula con geometría piramidal triangular, donde los átomos de
hidrógeno se encuentran en la base, y el par de electrones no enlazantes del nitrógeno
están en el vértice superior. Los momentos dipolares NO se anulan, dando lugar a una
molécula polar.
20. Razone por qué el cloruro de hidrógeno disuelto en agua conduce la corriente eléctrica.
El cloruro de hidrógeno es un compuesto covalente.
La diferencia de electronegatividad del H y Cl da lugar a que estas moléculas formen
dipolos eléctricos. Esto se produce que el cloro atraiga la densidad electrónica de la
molécula. Los dipolos de HCl interaccionan con las moléculas dipolares de agua.
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Esta interacción es la que da lugar a la solubilidad.
21. Para la molécula:
𝑃𝐹3
a) Justifique el número de pares de electrones enlazantes y los pares libres del átomo
central.
b) Indique la hibridación que presenta el átomo central y su geometría.
c) Explique su polaridad.
d) Indique el tipo de fuerzas intermoleculares
La configuración electrónica (de la capa de valencia) y estructura de Lewis es
𝑃(𝑍 = 15): 3𝑠23𝑝3
𝐹(𝑍 = 9): 2𝑠22𝑝5
El fósforo emplea cuatro orbitales híbridos 𝑠𝑝3, que se enlazan frontalmente con los
orbitales p del flúor.
La geometría molecular es piramidal trigonal, por tanto, lo momentos dipolares NO se
anulan, siendo la molécula polar.
Las moléculas de este compuesto interaccionan entre ellas mediante fuerzas
intermoleculares de Van der Waals (o dipolo-dipolo)
22. Ordena de mayor a menor, los puntos de fusión de los compuestos
𝐻𝐵𝑟, 𝐻𝐹, 𝐻𝐼, 𝐵𝑟2, 𝐼2
Los compuestos son todos covalentes, y si se distinguen entre ellos por las fuerzas
intermoleculares. A mayor interacción intermolecular, mayor punto de fusión.
Tenemos
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Enlaces de hidrógeno: HF
Los enlaces de hidrógeno tienen lugar cuando un elemento muy electronegativo, y
pequeño, se unen a un átomo de hidrógeno. Son los enlaces intermoleculares mas
intensos.
Enlaces de Van der Waals: HBr, HI
Se producen debido a la interacción dipolo-dipolo. Son más intensos que los enlaces de
London, pero menos intensos que los enlaces de hidrógeno.
Los enlaces de London de hacen más intensos con la diferencia de electronegatividad.
Enlaces London: 𝐵𝑟2 𝐼2
Estos enlaces se dan en las moléculas apolares debido a los dipolos inducidos, son los
enlaces intermoleculares menos intensos. Aumentan con la masa molecular.
Por tanto, 𝐻𝐹 < 𝐻𝐵𝑟 < 𝐻𝐼< 𝐵𝑟2 < 𝐼2
23. Dadas las siguientes sustancias: Cu, CaO y 𝐼2 , indique razonadamente: a) Cuál conduce la electricidad en estado líquido, pero es aislante en estado sólido. b) Cuál es un sólido que sublima fácilmente. c) Cuál es un sólido que no es frágil y se puede estirar en hilos o láminas. a) La conducción de la electricidad en estado líquido es una propiedad característica de los enlaces iónico, por tanto, el compuesto es el CaO. b) El compuesto que sublima fácilmente es el 𝐼2 , se trata de un compuesto molecular con un punto de fusión muy bajo. c) El Cu, ya que esta es una propiedad característica de los metales. 24. Determine energía de formación de 𝑁𝑎2𝑂 𝐸𝑟𝑒𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 = −602 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 𝐸𝑖𝑜𝑛𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 = 494 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 1º𝐴. 𝐸𝑂2
= −141 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
𝑄𝑁𝑎2𝑂 = −415 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
𝐸𝑠𝑢𝑏𝑙𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 107 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 𝐸𝑑𝑖𝑠𝑜𝑐𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 498 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝑓 = 2∆𝐻𝑠 + 2𝐸𝑖 +1
2𝐸𝐷 + 1º𝐴𝑒 + 2𝐴𝑒 + 𝑈
−415 = 2𝑥107 + 2𝑥494 +1
2498 − 141 + 2º𝐴𝑒 − 2516; 2º𝐴𝑒 = 791 𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙