ENLACE QUÍMICOJUNIO 2011

Solucióna) * NaCl - iónico, porque se combinan elementos con electronegatividades muy diferentes.

Cl2- Covalente, porque se combinan 2 átomos de un elemento muy electronegativo. CH4- Covalente, porque se combinan átomos de elementos de electronegatividad alta y semejante. Fe. Metálico, porque se combinan átomos iguales de electronegatividad baja.

b) * NaCl- sólido: Los compuestos iónicos forman redes cristalinas sólidas donde los iones se encuentran fuertemente unidos Cl2- gas (molécula apolar. Las fuerzas intermoleculares dipolo instantáneo,-dipolo inducido son muy

bajas debido a que el tamaño del cloro no es muy grande). CH4- gas (molécula apolar, donde las fuerzas intermoleculares dipolo instantáneo,-dipolo inducido son

muy bajas debido a que su tamaño no es muy grande). Fe. Sólido

c) * NaCl- soluble en agua debido a las interacciones ion- dipolo. Cl2- En principio es de esperar que no se disuelva en agua, debido a que la molécula es apolar y los

compuestos covalentes moleculares sólo se disuelven en compuestos de polaridad semejante; sin embargo, el cloro es ligeramente soluble en agua debido a interacciones dipolo-dipolo inducido. El tamaño de la molécula de cloro es suficientemente grande como para que una molécula muy polar como el agua, induzca un dipolo en aquella.

CH4- No se disuelve en agua por ser una molécula apolar. La única posibilidad de disolverlo sería por interacciones dipolo-dipolo inducido, pero en este caso, el tamaño de la molécula de metano no es suficientemente grande como para que una molécula muy polar como el agua, induzca un dipolo en ella

Fe: no soluble.

(Datos de solubilidad: Cloro en agua: 6,4 g/L; Metano en agua: 0,33mL/L)

Solución: La entalpía de formación se obtiene de la expresión:Hf = Hsublimación + Hdisociación + H1ª ionización + H2ª ionización + 2 · Hafinidad electrónica + U = 178,2 + 243,2 + 590 + 1.145 + 2 · (- 348) - 2.223 =- 762,6 kJ · mol-1.

Solución: F -a) BF3: Ver pág 119 del libro de texto; BF4

- : F B F F

b) Nº de oxidación del B: +3 (Carga que adquiriría si los enlaces fueran totalmente iónicos)

c) BF3: el boro está rodeado por 3 pares de electrones enlazantes. La distribución electrónica que permite la mayor separación posible entre ellos es la triangular plana. Como en este caso los tres pares son enlazantes la geometría de la molécula será también triangular plana.BF4

- : El B está rodeado por 4 pares de electrones. La distribución electrónica es tetraédrica. Como en este caso los 4 pares son enlazantes, la geometría molecular también será tetraédrica.

Observación: para determinar la geometría de la molécula sólo tenemos en cuenta las direcciones de los pares enlazantes.

Solución:a) Enlace covalente es la atracción que ejerce un par de electrones, compartidos por dos átomos, sobre los núcleos de ambos para mantenerlos unidos.Enlace iónico es la unión entre iones positivos y negativos entre los que aparece una fuerza electrostática para formar un compuesto cristalino.Enlace metálico es la fuerza que une los átomos metálicos en sus redes cristalinas metálicas, a la que deben su estabilidad y propiedades.

Solución:a) Primero escribiremos las estructuras de Lewiis, y en base a ellas concluiremos:

* CH3Cl: Tetraédrica (4 pares enlazantes alrededor del átomo central)* NH3: Pirámide trigonal (4 pares electrónicos alrededor del átomo central: uno de ellos no enlazante y 3 enlazantes. Para la geometría de la molécula sólo consideramos las direcciones de los pares enlazantes)* BeCl2: 2 pares (los dos enlazantes) alrededor del átomo central: Geometría molecular: lineal* PCl5: 5 pares (los 5 enlazantes) alrededor del átomo central. Geometría molecular: bipirámide de base triangular.

b) * CH3Cl: Polar. La molécula tiene 4 enlaces polares, siendo uno de ellos distinto a los otros tres, con lo que el momento dipolar de ese enlace también será diferente, resultando un momento dipolar no nulo. (ver dibujo pág 125 del libro)

* NH3 : Molécula polar. Tiene tres enlaces polares iguales y un par no compartido que también genera un momento dipolar. El momento dipolar resultante es no nulo. (ver dibujo pág 125 del libro)* BeCl2: Apolar. Molécula con dos enlaces polares idénticos. Dada la simetría de la molécula, los momentos dipolares se anulan.* PCl5: Apolar. La molécula tiene 5 enlaces polares iguales y por tanto, con el mismo momento dipolar. Dada la geometría de la molécula, el momento dipolar resultante es nulo.

Solución:a) CH4 y NH3 : ver página 118 del libro.

SO2: ver página 120 del libro. _ _ _ n= 24 ; v= 18; c= 6 => 3 pares enlazantes; s= 12 => 6 pares no enlazantes. | O - S = O |

. . . . . . Una vez dibujada, representamos los pares no compartidos por puntos. : O - S = O :

. . Además, el hacer eso nos permite comprobar que el enlace sencillo O-S debe ser dativo, porque alrededor de

ese oxígeno hay 3 pares no compartidos que son sus 6 electrones de valencia, y por tanto, no puede aportar ninguno al enlace.

H2CO: Procedemos de manera similar al caso anterior: H | _

n= 20; v= 12; c= 8 => 4 pares enlazantes; s= 4 => 2 pares no enlazantes. H - C = O |

Luego sustituimos los pares no enlazantes por puntos

b) En base a las estructuras de Lewis concluiremos la geometría de las moléculas con el mismo razonamiento que

en el problema anterior: CH4 : tetraédrica. NH3 : pirámide trigonal SO2: angular H2CO: Triangular plana (Los dobles enlaces cuentan como enlace sencillo a efectos de la dirección de los enlaces)

c) CH4 : Metano. NH3 : amoniaco SO2: Dióxido de azufre H2CO: Formaldehido.

Solución:

a) CCl4 : 4 pares de electrones enlazantes alrededor del C. Distribución electrónica: tetraedro. Geometría molecular :tetraédrica. ;

*H2O: 4 pares de electrones alrededor del oxígeno, 2 enlazantes y 2 no enlazantes. Distribución electrónica: tetraedro deformado por la mayor repulsión de los pares no enlazantes. Geometría molecular: angular

*H2S: De la estructura de Lewis deducimos que alrededor del azufre existen 4 pares de electrones, dos enlazantes y dos no enlazantes. Distribución electrónica: tetraedro deformado por la mayor repulsión de los pares no enlazantes. Geometría molecular: angular

b) CCl4. 4 enlaces polares idénticos, con el mismo momento dipolar. Dada la geometría de la molécula en momento dipolar resultante es nulo.

*H20: 2 enlaces polares idénticos. Además los dos pares no enlazantes generan sendos momentos dipolares de magnitud diferente a la de los enlaces O-H. La resultante es no nula. Molécula polar.

*H2S: 2 enlaces polares idénticos. Además los dos pares no enlazantes generan sendos momentos dipolares de magnitud diferente a la de los enlaces O-H. La resultante es no nula. Molécula polar. La polaridad de esta molécula es menor que la del agua ya que la magnitud del momento dipolar depende de la diferencia de electronegatividad entre los elementos enlazados y esta es mayor en el caso del enlace OH que en el caso del enlace SH.

Orden de polaridad: H2O > H2S > CCl4.

c)Basándonos en la estructura del Lewis del H2O vemos que alrededor del oxígeno hay 4 zonas electrónicas, por lo que necesitará 4 orbitales híbridos. Por tanto se da una hibridación sp3. El oxígeno utiliza dos orbitales híbridos para unirse a los hidrógenos con un enlace sigma y los otros dos orbitales híbridos para alojar a los dos pares de electrones no enlazantes.

JUNIO 2014

Solución:

F2. Enlace covalente apolar. Insoluble en agua. La molécula de fluor no es polarizable debido a su pequeño tamaño.

CaF2: compuesto iónico. En principio será soluble en agua, aunque se debe cumplir que la interacción ión-dipolo (energía de hidratación) sea mayor que la energía de red.

Ca: enlace metálico. Insoluble en agua.

Solución:

a) NaCl.: Para fundir el cloruro de sodio debemos romper la red. La energía de red de los compuestos iónicos es bastante alta.

El cloro es un gas a temperatura ambiente ya que la única interacción posible entre sus moléculas son las fuerzas de dispersión de London y éstas son muy débiles en el caso del cloro debido a su tamaño.

b) El cobre es sólido a temperatura ambiente porqu el enlace entre sus átomos es un enlace metálico y este tipo de enlace conduce a redes cristalinas sólidas. Además, conduce la corriente eléctrica porque, según el modelo de la nube de electrones, estos se mueven libremente por entre los cationes de cobre de la red. Por su parte, El Iodo es sólido a temperatura ambiente porque, debido a su tamaño , las fuerzas de London (interacciones dipolo instantáneo-dipolo inducido) son lo suficientemente grandes como para mantener unidas las moléculas. No obstante, no conduce la corriente eléctrica porque en la estructura sólida no existen electrones ni cargas que puedan desplazarse.

c) .Tanto el etano como el metano son compuestos covalentes moleculares apolares. Las interacciones que se pueden dar entre ellas serán simplemente fuerzas de London, y éstas dependen del tamaño de la molécula, por lo que serán más altas en el caso del etano y costará más romperlas para que la molécula pase al estado gaseoso.

SEPTIEMBRE 2014

Solución:

Falso. El agua tiene mayor punto de ebullición porque sus moléculas están unidas por puentes de hidrógeno, que es el tipo de fuerza intermolecular más intensa.

Solución

a) KBr. Se trata de un compuesto iónico formado por elementos de electronegatividad muy diferente. En estado sólido no conduce la corriente porque los iones están fijos en el cristal, pero en disolución o en estado fundido sí pueden moverse.

b) C (diamante). Para fundirlo habría que romper los enlaces covalentes, muy fuertes.c) NH3: porque el hidrógeno está unido aun elemento muy electronegativo y de pequeño tamaño (H).d) C2H6. Se trata de un compuesto covalente molecular que, para cambiar de estado solo tiene que romper las

uniones intermoleculares, de muy baja energía.

e)

Solucióna) Es una representación simbólica y bidimensional de las fórmulas, que permite conocer qué átomos están

enlazados y cómo es el enlace entre ellos (iónico, covalente, covalente dativo). Se basa en la teoría de Lewis , que establece que los átomos ganan, pierden o comparten electrones de su capa de valencia para alcanzar la configuración electrónica del gas noble más próximo.

b) Se puede aplicar a los compuestos iónicos y a los covalentes, (usualmente se aplica a estos últimos)c) Un enlace en el que sólo uno de los átomos aporta los electrones que se van a compartir, mientras que el

otro aporta un orbital vacio en el que alojar dichos electrones.d) SO3: n= 32; v= 24; c= 8 => 4 pares enlazantes; s= 16 = 8 pares no enlazantes.

._ ._ |O| | O| ._ | ._ ._ | ._|O – S = O | | O = S – O |

Asignando los pares de electrones a cada átomo podemos comprobar cómo los dos enlaces simples S-O son enlaces dativos.Por otra parte, la molécula es un híbrido de resonancia entre las dos formas canónicas dibujadas.

SEPTIEMBRE 2015

Solución:a) El momento dipolar molecular del CF4 es cero debido a que la molécula presenta una geometría tetraédrica regular, y ello hace que la suma vectorial de los momentos dipolares de enlace (se encuentran polarizados por la diferencia de electronegatividad de los átomos) se anula, es decir, es 0.

Para la molécula NH3, con geometría piramidal trigonal y un par de electrones libres en el vértice superior, la suma vectorial de los momentos dipolares de los enlaces (polarizados como los del apartado anterior) es el valor indicado de 1,5.

En la molécula BF3 con geometría plana triangular, el momento dipolar molecular es 0 por anularse los momentos dipolares de enlace como en el apartado a).

En la molécula SO2 de geometría angular, los momentos dipolares de enlace no se anulan al sumarlos vectorialmente y toman el valor que se indica en la tabla, 1,6.

b) En las moléculas CF4 el átomo central C promociona un electrón del orbital 2s al orbital vacío 2p, y por combinación lineal de los orbitales 2s1 y 2p3 forman cuatro orbitales híbridos sp3, que los utiliza para unirse a los cuatro átomos de F.

El N es el átomo central en la molécula NH3, y por combinación lineal de los orbitales 2s2 y 2p3 forma cuatro orbitales híbridos sp3, utilizando 3 de ellos para unirse a tres átomos de H y el cuarto para situar el par de electrones libres.

El átomo de B en la molécula BF3, promociona un electrón del orbital atómico 2s2 a uno de los 2p1 vacíos, y por combinación lineal del orbital atómicos 2s y dos 2p, forman tres orbitales híbridos sp2 que los utiliza para unirse a tres átomos de F.

En la molécula SO2 el átomo central, S, combina linealmente el orbital atómico 3s y dos 3p para formar tres orbitales híbridos sp2, dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero, con un par de electrones libres en uno de

ellos, y los otros dos para unirse a los átomos de O. La repulsión del par de electrones libres y los pares de electrones de enlace hace que la molécula sea angular.

c) En los compuestos CF4 y BF3, cuyas moléculas son apolares, las fuerzas de interacción entre ellas son atractivas de dispersión, que aparecen debido a la formación de dipolos instantáneos por desplazamiento de la carga electrónica.

En las moléculas polares NH3 y SO2, las fuerzas intermoleculares entre ellas son atractivas dipolo-dipolo, mucho más intensa que las anteriores y que aumentan su intensidad con el valor del momento dipolar de la molécula.

Solución:a) En un compuesto iónico su fórmula indica la cantidad relativa de iones de cada clase que deben existir para mantener la neutralidad eléctrica. La relación en que se encuentran en el compuesto los iones de uno y otro signo.

b) La energía de red o reticular es la energía que se desprende cuando el número necesario de iones positivos y negativos se condensa en un cristal iónico para formar un mol de compuesto cristalino. Es la energía del proceso de formación de un mol de cristal iónico sólido a partir de sus correspondientes iones en estado gaseoso, cuando entre ellos no existe interacción alguna.

c) La energía reticular de los compuestos iónicos es negativa por ser exotérmico su proceso de formación, y mientras más negativa es dicha energía más estable es el compuesto, lo que pone de manifiesto que la ductilidad y maleabilidad de estos compuestos no es posible.

Solución

a) |O=C=O| 4 pares no enlazantes. Alrededor del átomo central hay dos zonas electrónicas. Geometría lineal. ._ ._

b) | F- B- F|. 9 pares no enlazantes, alrededor de los 3 átomos de flúor.. |F|

(El B sólo se rodea de 6 electrones porque sólo tiene 3 electrones de valencia.). 3 zonas electrónicas ealrededor del átomo central:, las tres enlazantes => geometría triangular plana.

c)

._ |O| ._ -ClO4

- : |O Cl O| 12 pares de electrones no enlazantes. 4 zonas electrónicas alrededor del átomo central, |O| las 4 enlazantes => Geometría tetraédrica.

d) H2O H-O-H . 2 pares de electrones no enlazantes. 4 zonas electrónicas alrededor del átomo central. De ellas, dos enlazantes y dos no enlazantes. Geometría molecular: angular.

Solución:

a) La electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo a atraer hacia sí el par de electrones de un enlace químico. El valor relativo de la elctronegatividad de los átomos que se enlazan determina el tipo de enlace y, por tanto, las propiedades de las sustancias.Electronegatividades muy diferentes: compuestos iónicos.Electronegatividades semejantes y altas: compuestos covalentes.Electronegatividades similares y bajas: compuestos metálicos.

Compuesto Diferencia de electronegatividadesAB 3,8-3,3 = 0.5AC 3,8-2,8= 1AD 3,8-1,3 = 2,5

La mayor diferencia de electronegatividades se da entre A y B. Es tan grande (>1,7) que se trata de un enlace iónico. El enlace AC es covalente , pero con un alto porcentaje de iónico. El enlace AB es el que menor porcentaje de iónico tiene.

Orden creciente de carácter covalente: AB>AC>AD.

SEPTIEMBRE 2016

Solución.

a) Basándonos en la diferencia de electronegatividades: CaF2: iónico; CO2 y H2O: covalente ( molecular)b) CaF2. No se puede hablar de fuerzas intermoleculares, puesto que no existen moléculas, sino que los iones

forman una red cristalina tridimensional. CO2: Se trata de una molécula apolar. Por tanto las únicas fuerzas intermoleculares posibles son las de

dispersión o London (dipolo instantáneo-dipolo inducido) que en este caso serán muy débiles porque la molécula es pequeña. Esto explica que el CO2 sea un gas a temperatura ambiente. Punto de ebullición: muy bajo.

H2O: molécula polar, con la particularidad de que puede formar enlaces por puente de hidrógeno, los cuales son más fuertes que las simples interacciones dipolo-dipolo. Esto hace que el punto de ebullición sea más alto de los esperado.

Por su parte, los compuestos iónicos son sólidos a temperatura ambiente y en la red cristalina los iones están unidos por fuerzas de naturaleza electrostática (fuertes), por lo que es necesario aportar bastante energía para romper esas fuerzas que los mantienen unidos. En consecuencia, sus puntos de fusión y ebullición son altos.

Orden de menor a mayor punto de ebullición: CO2< H2O < CaF2 c) Repetido en ejercicios anteriores.

JUNIO 2017

Solución:a) Momento dipolar instantáneo es el que corresponde a una molécula apolar que, sufre un desplazamiento de su carga electrónica en un instante, formando un dipolo al que corresponde un momento dipolar.

Una molécula apolar puede sufrir, por la presencia de una molécula polar próxima, que su carga electrónica sufra un desplazamiento y forme un dipolo inducido al cuál corresponde un determinado momento dipolar inducido.

Las moléculas polares constituyen dipolos permanentes a los que corresponden un determinado momento dipolar. Mientras mayor sea la polaridad de los enlaces, mayor será el momento dipolar correspondiente.

b) Son polares las moléculas que presentan enlaces covalentes entre átomos de diferente electronegatividad, y no presentan simetría, es decir, la suma de los momentos dipolares de enlace no se anulan. Son polares las moléculas HF , CH3–CH2OH y CH3- CO-CH·, porque, a pesar de ser simétrica, el momento dipolar del enlace C=O no se anula con los otros.

c) El enlace de hidrógeno se produce en moléculas en las que un átomo de H se encuentra unido, covalentemente, a un átomo de pequeño radio y muy electronegativo, F, O o N. Los dipolos formados interaccionan electrostáticamente entre sí en sus compuestos, uniéndose las moléculas de los mismos por un enlace o puente de hidrógeno.

JULIO 2018

Solución:

c. Iónico (basándonos en la diferencia de electronegatividades)d) Puntos de fusión altos.

No conductores en estado sólido, pero sí en estado fundido o en disolución.Solubles en disolventes polares.

Solución:

a, b y c) Visto en problemas anteriores.

d. La distribución electrónica es en ambos caso tetraédrica, pero en el caso del NH3 existe un par de elecrones no enlazante, que ejerce una mayor repulsión sobre los otros, deformando el tetraedro y haciendo que los ángulos entre los pares enlazantes sean menores que los correspondientes a los del tetraedro perfecto.Repulsión entre: par no enlazante y par no enlazante > par no enlazante-par enlazante > par enlazante-par enlazante.