SOLUCIONARIO Guía Técnico Profesional

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1 SOLUCIONARIO Guía Técnico Profesional El enlace químico SGUICTC004TC33-A16V1

2 Ítem Alternativa Habilidad 1 B Comprensión 2 E Comprensión 3 A Comprensión 4 A Comprensión 5 C Comprensión 6 D Aplicación 7 B Aplicación 8 E Reconocimiento 9 D Comprensión 10 C Comprensión 11 B Aplicación 12 B Aplicación 13 D ASE 14 C ASE 15 E Reconocimiento 16 C Comprensión 17 C Comprensión 18 D ASE 19 B Comprensión 20 A Comprensión

3 EJERCICIOS PSU Ítem Alternativa Defensa 1 B Se establece un enlace químico entre dos átomos o grupos de átomos cuando las fuerzas que actúan entre ellos conducen a la formación de un agregado con suficiente estabilidad (molécula). Dicha estabilidad de un compuesto está asociada a un estado de menor energía (alternativa E incorrecta). La alternativa A es incorrecta, porque la formación de enlaces no tiene relación con la solubilidad. La alternativa C también es incorrecta porque solo algunos átomos pierden electrones al formar un enlace (aniones que forman enlaces iónicos), pero muchos ganan electrones y algunos comparten electrones. La formación del enlace no depende de los núcleos (alternativa D incorrecta). 2 E La estructura representada, efectivamente corresponde al compuesto XY 4, puesto que existe un átomo del elemento X por cada cuatro átomos de Y. En la molécula existen cuatro pares de electrones enlazantes y ninguno libre o no enlazante. Cada par de electrones compartido, contiene un electrón de X y otro de Y, por lo que se puede inferir que el elemento X presenta 4 electrones de valencia (por tanto, pertenece al grupo IVA) y el elemento Y presenta 1 electrón de valencia (grupo I). 3 A Según los números atómicos los elementos tienen las siguientes configuraciones electrónicas: A: 1s 2 2s 2 2p 5 F B: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na C: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Cl A partir de estas configuraciones podemos deducir que A y C pertenecen al grupo VIIA (halógenos) y B al IA (metales alcalinos). Por lo tanto, B formará compuestos iónicos con A y con C, mientras que AC será un compuesto covalente (alternativa A correcta). Como AC es un compuesto covalente, tendrá un punto de fusión y ebullición es más bajo que uno iónico como AB (alternativa B incorrecta) y solo este conducirá la corriente eléctrica en disolución acuosa (alternativa C incorrecta). BC corresponde a la unión entre Na y Cl, a través de un enlace iónico, estos compuestos son sólidos a

4 4 5 6 A C D temperatura de 25 C, en cambio C 2 es una molécula de Cl 2, que a temperatura de 25 C es gaseoso (alternativa D incorrecta). Por último A 2 (F 2 ) y C 2 (Cl 2 ), al ser covalentes, poseen menor punto de ebullición que BC (NaCl), que es un compuesto iónico (alternativa E incorrecta). El elemento con configuración [Ar] 4s 1, al unirse con otro átomo diferente, formará un enlace iónico, cediendo su electrón de valencia para convertirse en un catión de carga +1. Así, se estabiliza electrónicamente, quedando su configuración electrónica como la del gas noble argón (Ar). El enlace iónico se forma entre elementos metálicos de los grupos IA y IIA y no metales de los grupos VIA y VIIA. Por lo tanto, los compuestos W 2 Y y XZ 2, formados por elementos de los grupos IA y VIA en el primer caso, y IIA y VIIA en el segundo, presentarán enlaces iónicos. Mientras que el compuesto YZ 2, formado por elementos de los grupos VIA y VIIA (ambos no metales), presentará enlace de tipo covalente. Teniendo claro el comportamiento de la propiedad periódica electronegatividad y observando los valores de la tabla, la molécula de NaF es la que presenta un mayor carácter iónico con un valor de E.N. = 3,1, mucho mayor que: NaCl Enlace iónico ( E.N.= 2,1) CF 4 Enlaces covalentes polares ( E.N. = 1,5) HI Enlace covalente polar ( E.N. = 0,4) F 2 Enlace covalente apolar F 2 ( E.N. = 0) 7 B Los enlaces covalentes dativos son aquellos donde un elemento cede sus uno o más pares de electrones al otro elemento con el cual está formando el enlace. Realizando la estructura de Lewis para cada molécula tendremos lo siguiente: - H 2 O: cada átomo de hidrógeno aporta 1 electrón y el oxígeno 6, por lo tanto se enlazan a través de dos pares de electrones compartidos, donde cada átomo aporta 1

5 electrón. CO: el carbono posee 4 electrones, de los cuales 2 quedan sin enlazar y dos los usa para formar enlaces con el oxígeno, como le faltan 2 para formar el octeto, el oxígeno le aporta con 2 (enlace dativo o coordinado) que se simbolizan con la flecha, quedando los dos átomos con su octeto. CO 2 : el carbono aporta 4 electrones, un par para cada oxígeno. Estos aportan también un electrón para cada enlace, quedando todos con el octeto. HCl: el hidrógeno y el cloro aportan un electrón cada uno para formar el enlace, así el hidrogeno forma el dueto y el cloro con sus demás electrones, el octeto. N 2 : cada nitrógeno aporta con 3 electrones para formar el triple enlace, quedando ambos con el octeto. 8 E Los compuestos metálicos son dúctiles y maleables debido a que no existen enlaces con una

6 dirección determinada. Son buenos conductores de la electricidad debido a la deslocalización de los electrones, que pertenecen a toda la red metálica. Los electrones pueden moverse a lo largo de los orbitales vacíos y conducir la corriente eléctrica al aplicar una diferencia de potencial D C B B Las sustancias covalentes tienen bajos puntos de fusión y de ebullición (opción I correcta) y no conducen la corriente eléctrica en estado líquido ni en disoluciones (opción III incorrecta). Las moléculas de hidrógeno (H 2 ) y cloro (Cl 2 ) presentan enlace covalente apolar y el amoníaco (NH 3 ), covalente polar (opción II correcta). El enlace covalente polar se puede definir como la compartición de electrones entre no metales diferentes, con electronegatividad semejante pero no igual (0 < ΔEN < 1,7). Esto se cumple en el caso del oxígeno con el hidrógeno (opción III). El oxígeno (grupo VIA) y el sodio (grupo IA) (opción I) se unen mediante enlace iónico y entre dos átomos de oxígeno (opción II) se forma un enlace covalente apolar. El enlace covalente se define como la compartición de electrones entre no metales iguales o diferentes con electronegatividad igual o semejante (0 ΔEN < 1,7). Esta definición se cumple solo en el caso del BrCl (opción II). El CsF (opción I) y el CsBr (opción III) presentan enlace de tipo iónico, ya que sus diferencias de electronegatividad son, respectivamente, 3,3 y 2,1, en ambos casos mayores que 1,7. El compuesto BF 3 tiene 3 pares de electrones enlazantes (alternativa A incorrecta) y 9 pares no enlazantes, como muestra la siguiente estructura de Lewis:

7 En el compuesto Cl 2 existen 6 pares de electrones no enlazantes (alternativa B correcta) y un par enlazante para completar el octeto. La estructura de Lewis para la molécula es NO 2 -, es la siguiente: En ella se aprecia que la molécula no contiene enlaces dativos (alternativa C incorrecta). El compuesto HCl está formado por un elemento del grupo IA y uno del VIIA, sin embargo, el hidrógeno es el único elemento del grupo IA que no es metálico y su valor de electronegatividad es más alto que el resto de los elementos de este grupo. La diferencia de electronegatividad entre H y Cl es 0,9, por lo tanto, se trata de un compuesto covalente (alternativa D incorrecta). CCl 4 cumple con la regla del octeto (alternativa E incorrecta), como se observa en su estructura de Lewis: 13 D El cloruro de cesio es un compuesto químico formados por los iones Cs + (el Cs es un metal del grupo IA) y Cl (el Cl es un no metal del grupo VIIA). Por lo tanto, corresponde a un compuesto iónico cuya fórmula es CsCl.

8 La estructura del cloruro de cesio consta de una celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo, es decir, cada ion está rodeado por 8 iones de carga opuesta que forman los vértices de un cubo C E En este caso, la sustancia X posee enlace iónico, ya que cumple con las características propuestas: tener elevados puntos de fusión y ebullición, ser relativamente soluble en agua, pero no en disolventes orgánicos como el benceno y no ser conductor de la electricidad en estado sólido, pero sí cuando se presenta fundido o en disolución. La sustancia Y presenta las características de un compuesto covalente y el Z, de un compuesto metálico. El enlace iónico se establece entre elementos de electronegatividades diferentes (metales del grupo IA o IIA y no metales del grupo VIA o VIIA), donde la diferencia de electronegatividad es 1,7 produciéndose una transferencia de electrones (alternativa A incorrecta). El enlace covalente se forma entre elementos no metálicos (alternativa B incorrecta), cuya diferencia de electronegatividad sea < 1,7, existiendo compartición de electrones. Este tipo de enlace se puede clasificar a su vez en: Polar: enlace entre átomos con distinta electronegatividad (0 < ΔEN < 1,7), por lo que los electrones de enlace se encuentran desplazados hacia el de mayor electronegatividad. Apolar: enlace entre átomos sin diferencia de electronegatividad, por lo que los electrones de enlace se comparten de igual forma entre los átomos (alternativa E correcta). Típicamente se da entre átomos de un mismo elemento, formando moléculas monoelementales (alternativa C incorrecta). Coordinado: tipo particular de enlace covalente polar,

9 16 17 C C donde solo uno de los elementos a unirse aporta electrones para el enlace (alternativa D incorrecta). El enlace covalente apolar es aquel donde los electrones se comparten de forma equidistante, por lo tanto el dibujo que mejor lo representara será aquel donde las nubes electrónicas alrededor de los dos núcleos enlazados sean simétricas entre sí. Para que las especies sean eléctricamente estables, ambas especies deben ganar un electrón, así se cumple la regla del octeto y del dueto, respectivamente. Para esto, las especies comparten un par de electrones, formando un enlace covalente simple y como se trata de dos elementos distintos el enlace será covalente polar. 18 D Aunque el nitrógeno y el fósforo sean del mismo grupo y tengan el mismo número de electrones de valencia, el fósforo es más grande ya que sus electrones ocupan un nivel más que los del nitrógeno. La configuración externa del P es 3s 2 3p 3, ocupando sus electrones el tercer nivel de energía. En este nivel existen orbitales d vacíos, por lo que P puede promover 1 electrón desde el orbital s a un orbital d, quedando con 5 electrones desapareados, donde se pueden albergar los átomos de cloro. Esto no ocurre en el N, cuya configuración externa es 2s 2 2p 3 y que no tiene orbitales d vacíos. Es por esto que existe el compuesto PCl 5 y no el NCl B Los electrones de valencia son los que se encuentran en el nivel de energía más externo de un átomo. En este caso el nivel más externo es el 2. Sumando los electrones que se encuentran en ese nivel, se obtiene: 1s 2 2s 2 2p 2 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2 2s 2 2p 6 4 electrones de valencia 6 electrones de valencia 8 electrones de valencia 20 A Para lograr que cualquier sustancia cambie de un estado a otro se tienen que vencer los enlaces o interacciones que se forman entre las moléculas (enlaces intermoleculares). En el caso del agua, son los enlaces por puente de hidrógeno los que se deben romper para pasar del estado líquido al gaseoso. Este es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo.

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