TEMA 2.2 ENLACE QUÍMICO

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1 IES TURANIANA TEMA 2.2 ENLACE QUÍMICO QUÍMICA 2º BACHILLERATO CUESTIONES SOBRE SUSTANCIAS COVALENTES 1. Dada la gráfica adjunta, justifique: a) El tipo de enlace dentro de cada compuesto. b) La variación de los puntos de fusión. c) Si todas las moléculas tienen una geometría angular, cuál será la más polar? 2. Dadas las especies moleculares PF 3 y SiF 4. a) Determine su geometría mediante la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia b) Razone si los enlaces serán polares. c) Razone si las moléculas presentarán momento dipolar. 3. a) Represente la estructura del trifluoruro de fósforo, según la teoría de Lewis. b) Indique cuál será su geometría según la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia. c) Podrá tener el fósforo una covalencia superior a la presentada en el trifluoruro de fósforo? Razone la respuesta. 4. Explique desde el punto de vista de las interacciones moleculares los siguientes hechos: a) El etano tiene un punto de ebullición más alto que el metano b) El etanol tiene un punto de ebullición más alto que el etano. 5. Indique el tipo de hibridación que presenta cada uno de los átomos de carbono en las siguientes moléculas: a) CH 3C CCH 3 b) CH 3CH=CHCH 3 c) CH 3CH 2CH 2CH 3 6. Cuatro elementos se designan arbitrariamente como A, B, C y D. Sus electronegatividades se muestran en la tabla siguiente: Si se forman las moléculas AB, AC, AD y BD: a) Clasifíquelas en orden creciente por su carácter covalente. Justifique la respuesta. b) Cuál será la molécula más polar? Justifique la respuesta. 7. Justifique las siguientes afirmaciones: a) A 25 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. 8. A partir de los átomos A y B cuyas configuraciones electrónicas son, respectivamente, 1s 2 2s 2 2p 2 y 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 a) Explique la posible existencia de las moléculas AB, AB 2, AB 4. b) Justifique la geometría de la molécula AB 4 c) Discuta la existencia o no de momento dipolar en AB 4 9. Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

2 a) El punto de ebullición del butano es menor que el de 1-butanol b) La molécula CHCl 3 posee una geometría tetraédrica con el átomo de carbono ocupando la posición central. c) El etano es más soluble en agua que el etanol. SOBRE SUSTANCIAS IÓNICAS 10. Calcule la energía reticular del cloruro de sodio, sabiendo: Entalpía de formación (NaCl) = kj/mol; Energía de sublimación del sodio = kj/mol; Potencial de ionización del sodio = kj/mol; Energía de disociación del cloro = kj/mol; Afinidad electrónica del cloro = kj/mol 11. La tabla que sigue corresponde a los puntos de fusión de distintos sólidos iónicos: Considerando los valores anteriores: a) Indique cómo variará la energía reticular en este grupo de compuestos. b) Razone cuál es la causa de esa variación. SOBRE LA TEORÍA DE ENLACE EN GENERAL 12. a) Indique el tipo de enlace que predomina (iónico, covalente o metálico) en las siguientes especies químicas: cobre, tricloruro de boro, agua, fluoruro de cesio y difluoruro de berilio. b) En el caso que predomine el enlace covalente, justifique la geometría y la polaridad de las moléculas 13. En función del tipo de enlace explique por qué: a) El NH 3 tiene un punto de ebullición más alto que el CH 4. b) El KCl tiene un punto de fusión mayor que el Cl 2. c) El CH 4 es insoluble en agua y el KCl es soluble.

3 SOLUCIONES: 1. a) todos tienen enlace covalente, ya que tienen elementos que completan su capa de valencia compartiendo electrones. b) el agua destaca por tener un punto de fusión mucho mas alto que los demás, debido a la existencia de puentes de hidrógeno. Los demás compuestos tienen fuerzas de Van der Walls, que aumentan con el tamaño y por eso aumenta al descender en el grupo. c) la más polar es el agua, porque la diferencia de electronegatividad entre el H y el O es mayor y por lo tanto el enlace está más polarizado. 2. a) La TRPECV reparte los pares de electrones de manera que las repulsiones sean mínimas: PF 3= AB 3E (P rodeado de 8 e-, 4 pares de e-, 3 compartidos y uno sin compartir): piramide trigonal SiF 4= AB 4 (Si rodeado de 4 pares electrones compartidos): tetraédrica b) F más electronegativo que el P y el Si, por lo tanto, los enlaces están polarizados. c) SiF 4 los enlaces están polarizados, pero al tener geometría tetraedrica, se anulan y será un compuesto apolar (μ=0) PF 3 los enlaces están polarizados y no se anulan, por lo tanto será polar. 3. b) AB 3E: piramide trigonal a) c) Si, porque el P está en el tercer periodo y tiene orbitales d en la capa de valencia, puede tener más de 4 pares de e- 4. a) ambos tienen F dispersión o de London, que aumentan con la masa molecular de las sustancias y por lo tanto, el P eb etano mayor Peb metano. b) el etano solo tiene F London, mientras que el etanol tiene ptes de H, además de las fuerzas de Van der Walls. 5. a) sp3, sp, sp, sp3 b) sp3, sp2, sp2, sp3 c) sp3, sp3, sp3, sp3 6. a) AD < BD < AC < AB. Ya que va disminuyendo la diferencia de electronegatividad b) La molécula más polar será la que tenga una mayor diferencia de electronegatividad, es decir, la AD. 7. a) Debido a que el agua tiene enlaces de hidrógeno y no el H2S. Ellos son los causantes del elevado punto de fusión lo que hace que en condiciones estandar se presente en estado líquido. b) En agua se disuelven las sustancias polares como el etanol, pero no las apolares como el etano. c) Porque las fuerzas de Van der Waals aumentan con la masa molecular, razón por la cual, a medida que descendemos en el sistema periódico en un mismo grupo, los elementos tendrán mayor punto de fusión. 8. a) - La molécula AB no puede existir, pues un átomo del elemento A necesita 4 electrones, mientras que uno del elemento B necesita solamente 1. Por tanto, la estequiometría de la molécula no permite la transferencia electrónica entre ambos. - La molécula B 2 sí puede existir, pues cada átomo del elemento B necesita un electrón para completar su último nivel de energía. Así, dos átomos del elemento B compartirán una pareja de electrones dando lugar a la molécula B2. - La molécula AB4 sí puede existir, pues cada átomo del elemento B comparte un electrón con el átomo del elemento A; todos completan su último nivel de energía, aumentando su estabilidad, disminuyendo su energía y formando, pues, enlace químico.

4 b) La TRPECV: la geometría de las moléculas (covalentes) considerando que los pares electrónicos (enlazantes o solitarios) que rodean al átomo central de la molécula se sitúan en el espacio lo más separadamente posible para minimizar la repulsión eléctrica existente entre ellos. El átomo central (A) está rodeado de 4 pares de electrones, todos enlazantes, los cuales se situarán en el espacio orientados hacia los vértices de un tetraedro, siendo de 109 5º el ángulo de enlace. c) En la molécula aparecen momentos dipolares de los 4 enlaces covalentes (simples) que hay dentro de la molécula de metano; el momento dipolar resultante es nulo, por lo que la molécula AB4 será apolar. 9. a) La temperatura de ebullición es la que se ha de alcanzar para pasar del estado líquido al gaseoso, es decir, para romper los enlaces entre moléculas. Tanto en el butano como en el 1- butanol, los átomos de unen entre sí por enlaces covalentes. Sin embargo, debido a la gran polaridad que existe en el grupo OH de los alcoholes, sus moléculas se pueden unir unas a otras por medio de enlaces de hidrógeno, mucho más fuertes que las fuerzas de Van der Waals existentes entre las moléculas de un hidrocarburo saturado, que no presenta polaridad. Luego hará falta menos energía para evaporar butano que 1- butanol, siendo cierto que su punto de ebullición es menor que el del alcohol. b) Es verdadero. Es una molécula formada por cuatro átomos unidos por enlace covalente, en la que el átomo central es el de carbono, y no posee pares de electrones libres, luego los átomos de los alrededores ocuparán los vértices de un tetraedro regular. c) Falso por la misma razón que se ha expuesto en el apartado a): el etanol es un alcohol, con un grupo OH muy polar, luego formará enlaces de hidrógeno con las moléculas, también polares, de agua, quedando disuelto en ella. El etano es un alcano sin polaridad, luego no es capaz de interaccionar con las moléculas de agua, no siendo soluble en éste ni en otros disolventes polares, aunque sí lo es en los apolares. 10. ΔH 0 f = S+ I + ½ D + AE + U; U= - 741kJ/mol 11. a)en la tabla se observa que: Variación de los p.f.: NaF > NaCl > NaBr > NaI La energía reticular es la energía necesaria para acercar los iones negativos y los iones positivos de un mol de sustancia cristalina, desde el infinito a la distancia de equilibrio. A mayor punto de fusión la red será más estable y difícil de romper y por tanto la U será más negativa (mayor en valor absoluto). Cuanto mayor sea la energía reticular de una sustancia, más favorecida está, energéticamente, la formación de su cristal iónico. Y más costará romperlo para fundirlo. Por lo tanto, el punto de fusión y la U siguen la misma variación: La energía reticular (U) variará en este grupo de compuestos, de la siguiente forma: Variación de U: NaF > NaCl > NaBr > NaI b) La U viene dada por la expresión U=cte (q+. q -)/r. Por tanto, como las cargas son iguales en todos los compuestos la variación está determinada por r (distancia internuclear). Dado que el radio iónico del F - es el menor (por tener menor número de capas) y la r del NaF es la menor y por tanto su U es la mayor en valor absoluto o la más negativa. La U de los demás compuestos irán progresivamente disminuyendo pues los radios del Cl-, Br- y I- son progresivamente mayores. 12. a) Cobre: enlace metálico BCl3: Enlace covalente H2O: Enlace covalente CsF: Enlace iónico BeF2 Enlace covalente (dif electronegatividad = 1,5ᐸ 1,7)

5 b) BCl3: el boro está rodeado de tres pares de electrones que son compartidos por los tres átomos de cloro, por lo que la geometría es triangular plana. H2O: está rodeado de cuatro pares de electrones de los cuales sólo dos son compartidos por lo que la molécula será angular. BeF2: el berilio está rodeado de dos pares de electrones, como los dos están compartidos la geometría será lineal. La molécula BCl3, aunque sus enlaces están polarizados, por su geometría la suma de los tres dipolos de los enlaces se anulan y es apolar. La molécula de agua es angular y los enlaces O-H están polarizados, por lo que será una molécula polar. Aunque los enlaces Be-F están polarizados, al ser la molécula lineal los dipolos se anulan y la molécula será apolar. 13. a) El NH3 tiene un punto de ebullición más alto debido a que, al ser la molécula polar por estar el hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo y de pequeño radio, entre ellas hay enlaces de hidrógeno, que provoca este valor anormalmente elevado de su punto de ebullición. Por el contrario, las moléculas de CH4, covalentes y apolares, se unen por fuerzas de Van der Waals mucho más débiles, lo que se traduce en que su punto de ebullición sean mucho más bajo y, por ello, sea un gas. b) El KCl se encuentra formado por iones Na+ y Cl, que al unirse por enlace iónico, atracción electrostática entre los iones positivos y negativos da lugar a la formación de un sólido cristalino de punto de ebullición elevado, mientras que el cloro es un gas, por encontrarse sus moléculas, apolares, unidas por débiles fuerzas de Van der Waals, muy fáciles de romper y separar una molécula de otra. c) El KCl es un sólido cristalino, soluble en agua, por romperse la red iónica al interaccionar los iones superficiales de la red con los dipolos del agua. Por el contrario, las moléculas de CH4, apolares, al no sufrir interacciones electrostáticas con el agua, es un compuesto insoluble en dicho disolvente.

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