ENLACE QUÍMICO PENDIENTES 1º BACHILLERATO

Transcripción

1 ENLACE QUÍMICO PENDIENTES 1º BACHILLERATO 1) Dados los elementos: Neón; Magnesio; Fósforo y Cloro: a) Escribe sus configuraciones electrónicas. Indica a qué grupo y período corresponden, así cómo sus valencias iónicas. b) Qué elemento posee mayor radio y cuál menor? c) Qué elemento es más electronegativo? d) Y cuál tiene mayor carácter metálico? Razónalo. e) Qué tipo de sustancia formaría el cloro y el magnesio? Sería soluble en agua? Su punto de fusión es alto? Conduce la corriente eléctrica? Razónalo. a) Ne (Z = 10) 1s 2 2s 2 2p 6 Grupo 18(gases nobles) ; 2º período, val. iónica = 0 Mg (Z = 12 ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Grupo 2 ( alcalinotérreos) 3º período, val. iónica = +2 P (Z = 15) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Grupo 15 ( del nitrógeno) 3º período, val.iónica = -3 Cl ( Z = 17) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Grupo 17( halógenos) 3ºperíodo, val.iónica = -1 b) y d) En el Sistema Periódico el radio atómico y el carácter metálico aumentan en un mismo grupo hacia abajo y en un mismo período hacia la izquierda Radio atómico y carácter metálico + Posee mayor radio el Mg y menor radio el Ne. Ne El Mg es el que tiene mayor carácter metálico Mg P Cl + c) En el Sistema Periódico la electronegatividad aumenta en un mismo grupo hacia arriba y en un mismo período hacia la derecha. No se incluyen los gases nobles debido a su tendencia Electronegatividad +. + El Cl es el que tiene mayor electronegatividad Mg P Cl e) El cloro y el magnesio cuando se combinan forman una sustancia iónica. Se combinan el cloro que es un elemento muy electronegativo con el magnesio elemento muy electropositivo. Se produce una transferencia electrónica desde el átomo electropositivo Mg (se forman cationes Mg 2+ ) hacia el átomo electronegativo Cl (se forman aniones Cl - ). Se produce una red cristalina tridimensional por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Las sustancias iónicas son sustancias polares por lo que son solubles en sustancias muy polares como el agua. El polo negativo del agua atrae a los cationes y el polo positivo a los aniones separándolos de la red iónica. A temperatura ambiente son sólidos de elevado punto de fusión ya que las fuerzas de atracción entre los iones son intensas y se precisa mucha energía para romper enlaces. No conducen la corriente eléctrica en estado sólido porque los iones no pueden desplazarse ya que ocupan posiciones fijas en la red. Si están disueltos o fundidos si son

2 conductores porque los iones se han separado de la red iónica y pueden desplazarse libremente en la disolución o el compuesto fundido. 2) Para las moléculas triyoduro de nitrógeno y dióxido de carbono. a) Escribe las configuraciones de los elementos que las constituyen, indicando al grupo y período al que pertenecen y explicando su valencia iónica y covalente. b) Escribe su diagrama de Lewis. a) N I 3 ; CO 2 N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3 Grupo 15 (grupo del nitrógeno) 2º período, val. iónica = -3 ( gana 3 e - ), valencia covalente = 3 ( tiene 3 e - desapareados) I (Z = 53) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 5 Grupo 17(halógenos) 3º período, val. iónica = -1 ( gana 1 e - ); Valencia covalente = 1 (tiene 1 e - desapareado), 3,5 y 7 (si promocionamos sucesivamente tendremos desapareados 3,5 o 7 e - ) C (Z = 6 ) 1s 2 2s 2 2p 2 Grupo 14(grupo del carbono) 2º período, val. iónica = -4( gana 4 e - ); Valencia covalente = 2 (tiene 2 e - desapareados), 4 (si promocionamos tendremos desapareados 4 e - ) O (Z = 8) 1s 2 2s 2 2p 4 Grupo 16 (grupo del oxígeno) 2º período, val. iónica = - 2 ( gana 2 e - ), valencia covalente = 2 ( tiene 2 e - desapareados) b) N I 3 I N I ; CO 2 O = C = O I 3) Dadas las sustancias: amoníaco, magnesio, bromuro de litio. Explica el tipo de enlace que presentan y sus propiedades referidas a su punto de fusión, solubilidad y conductividad. NH 3 Sustancia covalente molecular; dentro de la molécula los enlaces covalentes son fuertes pero entre las moléculas tiene enlaces de hidrógeno por lo que es soluble en agua y presenta PF bajos. Es aislante porque no posee e - o iones libres que puedan desplazarse. Mg Sustancia metálica. Los átomos del metal ceden sus electrones de valencia convirtiéndose en cationes. Estos se ordenan geométricamente en una red cristalina cuyas características dependen del metal. Los electrones de valencia forman una nube electrónica alrededor de los cationes y pueden desplazarse en el interior del metal por lo que son buenos conductores de la electricidad. La interacción entre la nube electrónica y los cationes estabiliza la estructura metálica; su punto de fusión no es muy alto por ser un elemento s (grupo 2). Sólo son solubles entre si en estado fundido formando aleaciones. Li Br El bromo y el litio cuando se combinan forman una sustancia iónica. Se combinan el bromo que es un elemento muy electronegativo con el litio elemento muy electropositivo. Se produce una transferencia electrónica desde el átomo electropositivo Li (se forman cationes Li + ) hacia el átomo electronegativo Br - (se forman aniones Br - ). Se produce una red cristalina tridimensional por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Las sustancias iónicas son sustancias polares por lo que son solubles en sustancias muy polares como el agua. El polo negativo del agua atrae a los cationes y el polo positivo a los aniones separándolos de la red iónica.

3 A temperatura ambiente son sólidos de elevado punto de fusión ya que las fuerzas de atracción entre los iones son intensas y se precisa mucha energía para romper enlaces. No conducen la corriente eléctrica en estado sólido porque los iones no pueden desplazarse ya que ocupan posiciones fijas en la red. Si están disueltos o fundidos si son conductores porque los iones se han separado de la red iónica y pueden desplazarse libremente en la disolución o el compuesto fundido 4) Explica los enlaces, mediante la teoría de Lewis, existentes en las siguientes moléculas: i) NH 3 ; ii) CH 4 iii) C 2 H 4 NH 3 H N H ; C 2 H 2 H C = C H H H H C H 4 H H C H H 5) Dadas las tres sustancias siguientes: I 2 ; RbCl ; diamante a) Clasificarlas según el tipo de sólido que forman b) Ordenarlas según el punto de fusión creciente c) Indicar cuál o cuales son solubles en agua y cuál o cuáles son solubles en tetracloruro de carbono. d) Indicar cuál o cuáles conducirán la corriente eléctrica y en qué condiciones a) c) y d) I 2 Sustancia covalente molecular apolar; por ello no es soluble en sustancias polares como el agua y pero si es soluble en sustancias apolares como el CCl 4 ( es apolar debido a su geometría tetraédrica; su momento dipolar total se anula). Es aislante porque no posee e - o iones libres que puedan desplazarse. RbCl El cloro y el rubidio forman una sustancia iónica. Se combinan el cloro que es un elemento muy electronegativo con el rubidio elemento muy electropositivo. Se produce una transferencia electrónica desde el átomo electropositivo Rb (se forman cationes Rb + ) hacia el átomo electronegativo Cl (se forman aniones Cl - ). Se produce una red cristalina tridimensional por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Las sustancias iónicas son sustancias polares por lo que son solubles en sustancias muy polares como el agua. El polo negativo del agua atrae a los cationes y el polo positivo a los aniones separándolos de la red iónica. Al ser CCl 4 una sustancia apolar (debido a su geometría tetraédrica su momento dipolar total se anula) no se disueve en ella. No conducen la corriente eléctrica en estado sólido porque los iones no pueden desplazarse ya que ocupan posiciones fijas en la red. Si están disueltos o fundidos si son conductores porque los iones se han separado de la red iónica y pueden desplazarse libremente en la disolución o el compuesto fundido.

4 Diamante Sustancia covalente atómica. Los átomos de carbono se unen por fuertes enlaces covalentes formando una red tridimensional perfectamente ordenada. Son insolubles en todo tipo de disolventes, polares y apolares porque disolverse requiere romper los fuertes enlaces covalentes. Solo pueden disolverse mediante reacciones químicas. Es aislante porque no posee e - o iones libres que puedan desplazarse. b) El diamante posee mayor punto de fusión porque tiene el enlace químico más fuerte (enlace covalente). El de menor PF es el I 2 ya que sus moléculas están atraídas por fuerzas intermoleculares (fuerzas de dispersión) Orden creciente de PF PF ( Diamante ) > PF ( Rb ) > PF (I 2 ). 6) Representar mediante las estructuras de Lewis las siguientes moléculas: N 2 ; O 2 ; F 2 ; H 2 S ; HI ; PCl 3 ; CS 2; SO 3 ; C 2 H 6 ; NF 3 ; CCl 4 ; C 2 H 2 ; HCN N 2 N N ; O 2 _ O = _ O F _ F _ ; H 2S H S H HI SO 3 H I ; PCl 3 Cl _ O = S _ H P Cl H O C 2 H 6 H C C H ; O H H Cl ; CS 2 S = C = S NF 3 _ F N _ F C 2 H 2 H C C H F Cl CCl 4 Cl C Cl HCN H C N Cl

5 7) Cómo se podría justificar que el HCl es muy soluble en agua mientras que el Cl 2 y el H 2 no son solubles? El HCl es una sustancia bastante polarizada por lo que es muy soluble en disolventes muy polares como el agua. Por el contrario el Cl 2 y el H 2 son sustancias apolares por lo que son insolubles en agua pero solubles en disolventes apolares como el CCl 4, Br 2, C 6 H 6 8) En qué se fundan las propiedades de los metales? Sus propiedades se explican por la estructura interna de los metales. Los átomos del metal ceden sus electrones de valencia convirtiéndose en cationes. Estos se ordenan geométricamente en una red cristalina cuyas características dependen del metal. Los electrones de valencia forman una nube electrónica alrededor de los cationes y pueden desplazarse en el interior del metal por lo que son buenos conductores de la electricidad. También son buenos conductores del calor porque los átomos muy próximos transmiten vibraciones térmicas. La interacción entre la nube electrónica y los cationes estabiliza la estructura metálica; en general sus puntos de fusión son altos, los valores más elevados corresponden a los metales de las series de transición Su estructura es muy compacta; tienen densidad elevada. Tienen buenas propiedades mecánicas: son dúctiles y maleables. Al aplicarles una tensión mecánica, se deforman, sin ruptura del metal porque las capas de átomos se deslizan unas sobre otras sin modificar la estructura del metal; no aparecen nuevas repulsiones entre los cationes. Sólo son solubles entre si en estado fundido formando aleaciones. 9) Qué son las fuerzas de Van Der Waals? Las fuerzas de Van der Waals y el enlace de hidrógeno son fuerzas intermoleculares, es decir son fuerzas atractivas existentes entre las moléculas de las sustancias covalentes moleculares. Esta interacción entre moléculas no implica enlace químico. Las fuerzas intermoleculares son débiles y de naturaleza electrostática. De la intensidad de estas fuerzas dependen que sus PF y PE sean más o menos elevados. Las fuerzas de Van der Waals pueden ser de dos tipos: 1. Fuerzas de dispersión. Aparecen entre moléculas no polarizadas. En un momento determinado, una de estas moléculas experimenta un desplazamiento de su nube electrónica, respecto del núcleo y forma un dipolo instantáneo. Este induce un dipolo en una molécula próxima (dipolo instantáneo) y entre ambos dipolos aparece una fuerza atractiva. Su intensidad aumenta con el tamaño de las moléculas ( masa y volumen) ya que los electrones se desplazan con mayor facilidad. Por ello, las fuerzas de dispersión aumentan con la masa molecular. 2. Fuerzas dipolo-dipolo. Aparecen entre el extremo positivo de una molécula polarizada ye extremo negativo de otra. Estas fuerzas atractivas aumentan con la polaridad.

6 10) Qué tipo de fuerzas han de romperse para hervir el agua? Y para fundir el CaCl 2? Y para disociar las moléculas de flúor en átomos? Hervir el agua. El agua es una sustancia covalente molecular cuyas moléculas están atraídas por enlaces de hidrógeno. Si queremos que las moléculas del agua en estado líquido se separen hay que romper los enlaces de hidrógeno Fundir el CaCl 2. El cloruro de calcio es una sustancia iónica; para fundirla hay que romper el enlace iónico. En estado sólido su estructura es una red cristalina tridimensional estable formada por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Para fundir el compuesto iónico y que pase a estado líquido hay que calentarlo hasta suministrarle una energía superior a la energía reticular que rompa la red iónica separando los iones. Disociar moléculas de flúor. Las moléculas de flúor son uniones covalentes de átomos de flúor. Para disociarlas hay que romper el fuerte enlace covalente F-F 11) Explica la formación del ion hidronio H 3 O + La formación del ion hidronio H 3 O + se explica mediante el llamado enlace covalente coordinado o dativo; se produce cuando el par compartido es aportado totalmente por uno de los dos átomos enlazados llamado átomo donador. El otro átomo aporta el orbital vacío y es llamado átomo aceptor. El enlace covalente coordinado o dativo es tan fuerte como cualquier otro enlace covalente simple. El ion hidronio H 3 O + se forma por la reacción química H + + H 2 O H 3 O + El H + es un átomo de hidrógeno que ha perdido su electrón y tiene su orbital 1s vacío. Es el atomo aceptor puesto que aporta su orbital 1s vació. El oxígeno del agua es el atómo donador puesto que aporta uno de sus dos pares de electrones sin compartir H + H + + H O H H O H 12) Por qué los compuestos covalentes suelen ser gases y con bajos puntos de fusión? Porque la gran mayoría de los compuestos covalentes son moleculares con fuerzas intermoleculares muy débiles. La atracción entre las moléculas son tan débiles que se necesita muy poca energía para separarlas

7 13) Identifica el enlace de las sustancias A, B, C y D de acuerdo con sus propiedades: Estado natural Soluble en agua Soluble en ClC 4 Conduce la corriente eléctrica en estado sólido Conduce la corriente eléctrica fundido A B C D Gas sólido sólido Sólido No No No Si Si No No No No Si No No Si SI Sustancia A. Las únicas sustancias que son gases a temperatura ambiente son las covalentes moleculares. Como es insoluble en una sustancia muy polar como el agua y soluble en una sustancia apolar como el CCl 4 (es apolar debido a su geometría tetraédrica; su momento dipolar total se anula) es una sustancia covalente molecular apolar. Entre los átomos de las moléculas hay enlace covalente y entre las moléculas hay fuerzas intermoleculeculares de dispersión. Sustancia B. Al ser un sólido insoluble tanto en disolventes polares como apolares podría ser una sustancia covalente atómica o una sustancia metálica, pero como no conduce la electricidad es una sustancia covalente atómica. Su estructura es una red atómica formada por átomos unidos por en lace covalente. Sustancia C. Al ser una sustancia que conduce la corriente eléctrica tanto en estado sólido como fundido es una sustancia metálica. Se puede confirmar porque no es soluble en disolventes polares ni apolares, sólo son solubles entre sí en estado fundido formando aleaciones. El enlace que posee es enlace metálico que consiste en que los átomos del metal ceden sus electrones de valencia convirtiéndose en cationes. Estos se ordenan geométricamente en una red cristalina y los electrones de valencia forman una nube electrónica alrededor de los cationes pudiéndose desplazarse en el interior del metal por lo que son buenos conductores de la electricidad. La interacción entre la nube electrónica y los cationes estabiliza la estructura metálica. Sustancia D. Al ser una sustancia que es soluble en agua y conduce la corriente eléctrica en estado fundido es una sustancia iónica. Posee enlace iónico, en estado sólido su estructura es una red cristalina tridimensional estable formada por la atracción electrostática entre iones de signo contrario.

8 14) Qué tipos de enlace entre átomos se darán en los siguientes compuestos? KF, Al, SiO 2, KNO 3, NH 4 Cl, Br 2, H 2 O, SO 2 Por qué? KF : El flúor y el potasio cuando se combinan forman una sustancia iónica.posee enlace iónico Se combinan el flúor que es un elemento muy electronegativo con el potasio elemento muy electropositivo. Se produce una transferencia electrónica desde el átomo electropositivo K (se forman cationes K + ) hacia el átomo electronegativo F (se forman aniones F - ). Se produce una red cristalina tridimensional estable formada por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Al Es un sustancia metálica. El enlace que posee es enlace metálico que consiste en que los átomos del metal ceden sus electrones de valencia convirtiéndose en cationes. Estos se ordenan geométricamente en una red cristalina y los electrones de valencia forman una nube electrónica alrededor de los cationes pudiéndose desplazarse en el interior del metal por lo que son buenos conductores de la electricidad. La interacción entre la nube electrónica y los cationes estabiliza la estructura metálica. SiO 2 Es una sustancia covalente atómica. Su estructura es una red atómica formada por átomos unidos por en lace covalente. KNO 3 Es una sustancia iónica. Posee enlace iónico. Se produce una red cristalina tridimensional estable formada por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. En el anión NO 3 - existe en lace covalente entre sus átomos NH 4 Cl Es una sustancia iónica. Posee enlace iónico. Se produce una red cristalina tridimensional estable formada por la atracción electrostática entre iones de signo contrario. En el catión NH 4 + existe en lace covalente entre sus átomos. Br 2 Es una sustancia covalente molecular apolar. Entre los átomos de las moléculas hay enlace covalente y entre las moléculas hay fuerzas intermoleculeculares de dispersión. H 2 O Es una sustancia covalente molecular polar. Entre los átomos de las moléculas hay enlace covalente y entre las moléculas hay enlaces de hidrógeno. SO 2 Es una sustancia covalente molecular polar. Entre los átomos de las moléculas hay enlace covalente y entre las moléculas hay fuerzas intermoleculeculares de dispersión y de dipolo-dipolo.