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  • Enlaces intermoleculares. Puentes de hidrógeno-S2003C1

    Sunday, May 2nd, 2010

    Sabiendo que las temperaturas de 3550, 650, -107 y -196ºC corresponden a las temperaturas de fusión de los compuestos nitrógeno, aluminio, diamante y tricloruro de boro:
    a) Asigna a cada compuesto el valor que le corresponde a sus temperaturas de fusión y justifica esta asignación.
    b) Justifica los tipos de enlace y/o fuerzas intermoleculares que están presentes en cada uno de los compuestos cuando se encuentran en estado sólido

    Solución

    a y b) Los puntos de fusión serán mayores cuanto mayores sean las fuerzas que hay que romper. Hemos de ver qué tipo de enlace mantiene unidos los átomos y las moléculas de los distintos compuestos para saber cuáles tendrán mayor o menor punto de fusión:

    N2: enlace covalente apolar (sustancias moleculares ) → Fuerzas de Van der Waals
    Al: enlace metálico
    diamante: enlace covalente ( sustancias cristalinas )
    BCl3: enlaces covalentes polares, pero por la geometría de la molécula y la hibridación sp2 del B, en conjunto, será apolar → Fuerzas de Van der Waals

    diamante: 3550ºC puesto que las sustancias covalentes cristalinas son las más duras de la naturaleza.
    Al: 650ºC puesto que se trata de un enlace metálico que es un enlace fuerte
    BCl3:-107ºC puesto que se trata de una sustancia covalente molecular apolar, cuyas moléculas estarán unidas por Fuerzas de Van der Waals, pero cuyo peso molecular es superior al del N2
    N2: -196ºC

    Estructura de Lewis y polaridad-J2000C2

    Sunday, May 2nd, 2010

    Dadas las siguientes sustancias CS2 (lineal), HCN (Lineal), NH3 (piramidal) y H2O (angular):
    a) Escribe sus estructuras de Lewis
    b) Justifica su polaridad

    Solución

    a) Sólo podemos representar la estructura de Lewis para sustancias covalentes. Todas estas lo son. Veremos a qué tipo de enlace dan lugar utilizando la configuración electrónica de los elementos que forman el enlace.
    CS2:
    C: ns2 np2 → tiende a ganar 4e
    S: ns2 np4 → tiende a ganar 2e
    |S=C=S|

    HCN:
    H: 1s1 → tiende a ganar 1e
    C: ns2 np2 → tiende a ganar 4e
    N: ns2 np3 → tiende a ganar 3e
    H-C≡N|

    NH3:
    N: ns2 np3 → tiende a ganar 3e
    H: 1s1 → tiende a ganar 1e
    H
    |
    | N – H
    |
    H

    H2O:
    N: ns2 np4 → tiende a ganar 2e
    H: 1s1 → tiende a ganar 1e
    H-Ö-H

    b) La polaridad de una molécula viene determinada por la naturaleza de sus enlaces y la distribución geométrica de estos.
    CS2 (lineal): el enlace C-S es polar debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que constituyen el enlace, pero la distribución lineal de los enlaces hace que uno se compense con el otro y nos da una molécula apolar.
    HCN (Lineal): a pesar de ser una molécula lineal la polaridad del enlace H-C es distinta de la del enlace C-N y por lo tanto no se compensan, dando lugar a una molécula polar.
    NH3 (piramidal): el enlace N-H es polar y debido a la geometría piramidal de la molécula, en su conjunto, será polar.
    H2O (angular): el enlace O-H es polar y debido a la geometría angular de la molécula, será polar.

    Solubilidad de una molécula en función de la polaridad de sus enlaces.-J1999C1

    Sunday, May 2nd, 2010

    Considerando las sustancias Br2, SiO2, Fe, HF, NaBr, justifica, en función de sus enlaces:
    a) Si son o no solubles en agua
    b) Si conducen la corriente eléctrica a temperatura ambiente

    Solución

    a) “Semejante disuelve a semejante”. Como el agua es una sustancia polar, serán solubles en agua aquellas sustancias que sean polares.
    Una sustancia es polar cuando sus enlaces lo son y la geometría de la molécula no hace que la polaridad de los enlaces se compense.
    Br2:
    Br: ns2 np5 → tiende a ganar 1e → formarán un enlace covalente apolar puesto que los dos átomos del enlace tienen la misma electronegatividad: Br-Br?
    Se trata por tanto de una molécula apolar que no será soluble en agua.
    SiO2:
    Si: ns2 np2 → tiende a ganar 4e
    O: ns2 np4 → tiende a ganar 2e
    Como ambos tienden a ganar electrones, formarán enlace covalente por compartición de electrones: O=Si=O
    El enlace O-Si? será polar, puesto que O es más electronegativo que Si, pero la distribución lineal de los dos enlaces en la molécula hace que en conjunto sea apolar → no será soluble en agua.
    Fe: sustancia metálica → no soluble en agua
    HF:
    H: ns1 → tiende a ganar 1e
    F: ns2 np5 → tiende a ganar 1e
    Como ambos tienden a ganar, compartirán electrones dando lugar a un enlace covalente polar puesto que F es mucho más electronegativo que F → molécula polar soluble en agua.
    NaBr:
    Na: ns1 → tiende a perder 1e
    Br: ns2 np5 → tiende a ganar 1e
    Como el uno tiende a perder y el otro a ganar electrones formarán un enlace iónico, que son los enlaces polares por excelencia y por lo tanto será soluble en agua.

    b) Conducirán la corriente eléctrica aquellos que tengan cargar libres que puedan moverse cuando aplico una diferencia de potencial, es decir, las sustancias metálicas y las polares si se encuentran disueltas o fundidas.
    metálicas: Fe
    disueltas o fundidas: HF y NaBr

    Ciclo de Born-Haber.-S1998C1

    Sunday, May 2nd, 2010

    a) Diseña un ciclo de Born-Haber para el MgCl2
    b) Define, al menos, cuatro de los siguientes conceptos: energía de ionización, energía de disociación, afinidad electrónica, energía reticular, calor de formación y calor de sublimación

    Solución

    a) El ciclo de Born-Haber? nos permite calcular la energía reticular asociada a la formación de una red cristalina iónica. Consiste en aplicar la ley de Hess al proceso de formación del cristal:

    Mg(s) + Cl2 (g) ↔ MgCl2 (s) ΔQR

    1. Mg(s) → Mg(g) E. de sublimación de Mg
    2. Cl2(g) → 2Cl(g) E. de disociación del Cl2
    3. Mg(g) → Mg+ + 1e E. de 1º ionización del Mg
    4. Mg+ → Mg+2 + 1e E. de 2º ionización del Mg
    5. 2Cl(g) + 2e → 2Cl- 2 x E. electroafinidad del Cl
    6. Mg+2 + 2Cl- → MgCl2 + U

    ΔQR = E1 + E2 + E3 + E4 + 2E5 + U

    b) Energía de ionización: energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental.
    Energía de disociación: energía necesaria para romper una molécula y obtener así sus elementos constituyentes.
    Afinidad electrónica: energía necesaria para que un átomo gaseoso en su estado fundamental incorpore un electrón libre.
    Energía reticular: energía que se desprende al formarse un mol de cristal iónico a partir de sus iones componentes en estado gaseoso.
    Calor de formación: calor que se absorbe o se desprende cuando se forma un mol de compuesto a partir de sus elementos en sus estados de agregación más estables a 25ºC y 1atm.
    Calor de sublimación: calor necesario para que un mol de una sustancia que se encuentra en estado sólido pase a estado gaseoso

    Polaridad de un enlace y de una molécula-J1998C1

    Sunday, May 2nd, 2010

    a) Ordena según polaridad creciente, basándote en los valores de las electronegatividades de la tabla adjunta, los enlaces siguientes: H-F, H-O, H-C, C-O, C-Cl

    Elemento F O Cl N C S H
    Electronegatividad 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,5 2,1

    b) La polaridad de la molécula CH4 ¿será igual o distinta que la del CCl4? Justifica la respuesta

    Solución

    a) Un enlace será tanto más polar cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad de los atómos que se unen:
    H-F: ΔEN = 4,0 – 2,1 = 1,9
    H-O: ΔEN = 3,5 – 2,1 = 1,4
    H-C: ΔEN = 2,5 – 2,1 = 0,4
    C-O: ΔEN = 3,5 – 2,5 = 1
    C-Cl: ΔEN = 3,0 – 2,5 = 0,5

    El orden polar será:
    H-F > H-O > C-O > C-Cl? > H-C

    b) Tenemos un átomo de carbono unido a 4 átomos de hidrógeno, en un caso y a 4 átomos de cloro en el otro.
    El C para dar lugar a 4 enlaces, desararea los electrones del orbital 2s y lo pasa al 3º p, que está vacío, de modo que tiene 4 electrones desapareados.
    Como los 4 enlaces que se forman entre el C y el H en un caso y el C y el Cl en el otro deben ser iguales, se produce una hibridación de tipo sp3. Esta hibridación da lugar a una molécula con simetría tetragonal, que da lugar a moléculas apolares en ambos casos, a pesar de que los enlaces C-H y C-Cl? son polares y que en un caso el más EN es el C ( C-H ) y en el otro el más EN es el Cl (C-Cl )