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Unidad 4. Molculas y fuerzas intermoleculares46

1. Por qu en la tabla 1 no hemos hecho mencin a molculas del tipo AB?

Las molculas diatmicas son siempre lineales, tengan o no pares de electrones noenlazados. Por eso no hace falta incluirlas. Recurdese que la geometra moleculardepende de la posicin de los ncleos, y dos ncleos siempre estn en lnea.

2. Predice la geometra de las siguientes molculas o iones a partir del modeloRPECV: CHCl

3; SiF

4; SO

3; CO

322.

3. Una forma de predecir la geometra de una molcula es compararla con otraisoelectrnica de geometra conocida. Segn esto, y a la vista de las dos activi-dades anteriores, qu geometra es de esperar que presente el ion SiO

322?

El ion SiO322 es isolectrnico, en lo referente a electrones de valencia, con el ion car-

bonato, CO322; por tanto, la geometra es plana trigonal.

4. Predice la geometra de las siguientes molculas o iones a partir del modeloRPECV: H

2S; PH

3; H

3O1.

5. Expn brevemente las analogas y las diferencias entre el mtodo RPECV y lateora de hibridacin.

Ambos mtodos tienen como finalidad encontrar o justificar la geometra molecular.Sin embargo, el mtodo RPECV es cualitativo, basado en consideraciones electrost-ticas simples, mientras que la teora de la hibridacin forma parte de los mtodoscunticos y conduce a resultados cuantitativos.

H2S:

Pirmide trigonalAngular

H

PH3:

HH H

P

H H

S

Pirmide trigonal

H

H3O+:

H

O

Cl

HCHCl3:

Tetradrica Tetradrica Plana trigonal

Cl

C

F

FSiF4:

FF

Si

OSO3:

O O

S

Plana trigonal

OCO3

2_:

O O

C

Cl

4Molculas y fuerzas intermoleculares

Actividades del interior de la unidad

Unidad 4. Molculas y fuerzas intermoleculares 47

En general, se puede decir que el mtodo RPECV permite hacer predicciones aproxi-madas, y que la teora de la hibridacin se ocupa, ms bien, de encontrar justifica-ciones tericas a la geometra ya conocida.

6. Explica el tipo de hibridacin propuesto para el tomo central en las molcu-las de H

2O; NH

3; PF

3; HgCl

2.

H2O: La frmula de Lewis es HO

H. Como el tomo central tiene cuatro pares de

electrones (dos enlazados y dos no enlazados), la hibridacin propuesta es sp3:

O (Z 5 8): 1s2 2s2p4

NH3: La frmula de Lewis es . Tambin se propone hibridacin sp3:

N (Z 5 7): 1s2 2s2p3

PF3: La situacin es anloga al NH

3; por tanto, hibridacin sp3.

HgCl2: La frmula de Lewis es :Cl

HgCl

:, que no cumple la regla del octeto, por-

que el mercurio es un metal de transicin. Se propone hibridacin sp:

Hg (Z 5 80): [Xe] 4f 14 5d 10 6s2

7. Cmo se puede justificar, a partir de la teora de hibridacin, la distinta es-tructura del C diamante y la del C grafito?

En el diamante, cada carbono emplea hibridacin sp3 y se une a otros cuatro carbo-nos con geometra de tipo tetradrico.

En el caso del grafito, cada carbono emplea hibridacin sp2 y se une a tres carbonos,dando lugar a capas planas de tomos de carbono. Estas lminas estn dbilmenteunidas entre s y se deslizan fcilmente.

8. Justifica, a partir de la teora de hibridacin, la geometra triangular plana deltrixido de azufre.

La frmula de Lewis para el SO3que cumple la regla del octeto es:

El tomo central de azufre no tiene pares de electrones solitarios. Se propone hibri-dacin sp2 para el azufre:

S (Z 5 16): 1s2 2s2p6 3s2p4

3s 3p3p sp2

hibridacin

, es decir,O

O

SO O

OSS

O

OO

O

O

O

SO

6s 6p 6psp

hibridacin

2s 2p sp3

hibridacin

N H

H

H

2s 2p sp3

hibridacin


Los hbridos sp2 forman enlaces con los tomos de oxgeno. El par de electronesdel orbital 3p sin hibridar forma un enlace pi deslocalizado a los cuatro tomos conorbitales p vacos de los oxgenos:

9. Dado el compuesto: CH2

CHCH2C

CH, indica el tipo de hibridacin que

utiliza cada tomo de carbono.

El carbono-1 y el carbono-2 (los tomos unidos por enlace doble) presentan hibrida-cin sp2.

El carbono-3 presenta hibridacin sp3.

El carbono-4 y el carbono-5 (los tomos unidos por enlace triple) presentan hibrida-cin sp.

10. Dada la molcula: Cl2CCHCl, indica:

a) El tipo de orbitales que utiliza C, Cl y H para formar la molcula.

Los dos tomos de carbono utilizan los orbitales 2s y 2p para, mediante hibrida-cin sp2, formar enlaces con los tomos de carbono, cloro o hidrgeno. Los to-mos de cloro utilizan un orbital 3p para formar enlaces con los tomos de carbo-no. El tomo de hidrgeno utiliza su orbital 1s para formar su enlace con untomo de carbono.

b) El tipo de enlaces, q y , presentes en la molcula y de qu orbitales at-micos proceden.

Los dos tomos de carbono presentan hibridacin sp2. Cada uno de los tres orbi-tales sp2 del carbono-1 forma un enlace q con, respectivamente, un orbital sp2 delotro tomo de carbono y un orbital 3p de cada uno de los dos tomos de cloro.Adems, el orbital 2p (que no particip en la hibridacin) forma un enlace pi conotro orbital 2p del otro tomo de carbono. Los tres orbitales hbridos sp2 del car-bono-2 forman sendos enlaces q con un orbital sp2 del carbono-1, con un orbital3p del tercer tomo de cloro y con el orbital 1s del hidrgeno. Adems, como yase ha dicho, el orbital 2p (que no particip en la hibridacin) forma un enlace picon otro orbital 2p del otro tomo de carbono.

Orbital 3p

Hbrido sp2

Hbridos sp2


11. Explica por qu la molcula BeF2, a pesar de tener dos enlaces BeF muy po-

larizados, es apolar.

Como la molcula es lineal, los momentos dipolares de cada enlace se anulan entre s:

12. Predice la polaridad de las siguientes molculas: SO2, SO

3, CS

2, HCN, O

3.

SO2: polar 5 0

SO3: apolar 5 0

CS2: apolar 5 0

HCN: muy polar 0

O3: apolar 5 0

Los valores experimentales del momento dipolar, , confirman las predicciones: SO2

(1,63 D), SO3(0D), CS

2(0D), HCN (2,99 D), O

3(0D).

13. La molcula de CO2

no presenta momento dipolar y, sin embargo, la de SO2,

s. Cmo se puede justificar este aspecto cuando ambas molculas respon-den a la misma frmula molecular XO

2?

La molcula de CO2

es lineal, y los fuertes momentos dipolares de cada enlace seanulan entre s. La molcula de SO

2es angular, y los enlaces polares refuerzan su

efecto:

C

= 0 0O O O O

S

O

Enlaces no polares

O

O

CH N

C

Enlaces no polares

SS

O O

S

O

O O

S

F Be F

BeF F


14. Justifica por qu el metano es una molcula apolar y, sin embargo, el cloro-metano, con la misma geometra, tetradrica, es polar.

En el metano, los cuatro enlaces polares anulan sus efectos mutuamente. En el clo-rometano, los efectos polares se refuerzan:

15. Elige, de cada uno de los siguientes pares de sustancias, aquella que tenga elpunto de ebullicin ms alto:

a) Br2

o ICl

b) CH4

o C2H

6

c) CH3F o CH

3Cl

a) Ambas sustancias tienen masas moleculares similares, pero el Br2

es apolar y lasmolculas ICl son polares; por tanto, p.e. (ICl) > p.e. (Br

2).

b) Son molculas apolares, pero la masa molecular de C2H

6es mayor; por tanto,

p.e. (C2H

6) > p.e. (CH

4).

c) Ambas son molculas polares, pero de distinto tamao. La diferencia de masasmoleculares, 34 frente a 50,5, hace que p.e. (CH

3Cl) > p.e. (CH

3F).

16. Dadas las siguientes sustancias, NO; CCl4; C

8H

18:

a) Explica el tipo de fuerza intermolecular que presenta cada una.

b) Indica el estado de agregacin que es previsible esperar para ellas en con-diciones ambientales.

a) Las molculas NO son pequeas, pero s algo polares: las fuerzas intermolecula-res son de Van der Waals entre dipolos permanentes.

Las molculas CCl4y C

8H

18son apolares: fuerzas de dispersin o de London.

b) Como las molculas NO son pequeas, el estado de agregacin ser gaseoso,aunque el punto de ebullicin es superior al de N

2y O

2, por la ligera polaridad

de las molculas de NO.

CCl4y C

8H

18son lquidos, ya que tienen masas moleculares lo suficientemente gran-

des, 154 y 114, como para generar fuerzas de dispersin relativamente intensas.

17. Disponemos de una sustancia que puede ser nitrgeno, N2

o triyodometano,CHI

3. Sabiendo que en condiciones ambientales es un slido, justifica de qu

sustancia se trata.

Tiene que ser CHI3. El nitrgeno, N

2, tiene molculas pequeas y apolares, as que

su punto de fusin es muy bajo (2210 C). El triyodometano, CHI3

tiene molculasgrandes y polares de alto punto de fusin (1119 C).

H

C

= 0

HH

H

0

Cl

C

HH

H


18. De las siguientes sustancias, cules pueden formar enlace de hidrgeno: CH4;

CH3CH

2OH; HBr; (CH

3)

3N.

CH4: no. Carece de H unido a N, O o F.

CH3CH

2OH: s. Tiene H unido a O y, adems, los tomos de oxgeno presentan pa-

res de electrones solitarios, CH3CH

2O

H.

HBr: no. Carece de H apto.

(CH3)3N: no. Carece de H apto, aunque el nitrgeno tiene electrones solitarios.

19. Razona qu sustancia tendr el punto de ebullicin ms alto, el agua o el sul-furo de hidrgeno.

El agua tiene un punto de ebullicin muy superior, 100 C, frente a 260 C, porquesus molculas forman enlaces de hidrgeno.

La presencia de enlace de hidrgeno compensa sobradamente la diferencia de masamolecular y, por tanto, de fuerzas de dispersin.

20. Por qu forma dmeros el cido actico, CH3COOH, y, sin embargo, no los

forma la acetona, (CH3)

2CO?

El cido actico forma dmeros debido a los enlaces de hidrgeno:

La acetona no tiene H apto para formar enlace de hidrgeno consigo misma.

21. Dibuja un esquema en la formacin de enlaces de hidrgeno entre las mol-culas de metanol, CH

3OH.

22. Se disolver el yodo en agua? Y en tetracloruro de carbono? Justifica lasrespuestas.

El yodo, I2, casi no se disuelve en agua porque tiene molculas apolares, pero se di-

suelve muy bien en CCl4, cuyas molculas son tambin apolares.

23. Justifica por qu el metanol, CH3OH, es totalmente soluble en agua y, sin em-

bargo, el n-pentanol, CH3(CH

2)

3CH

2OH, no lo es. Se disolvern ambos en

acetona?

Metanol y agua tienen molculas pequeas, polares y forman enlace de hidrgeno.Sin embargo, el n-pentanol tiene una cadena larga apolar que es hidrofbica.

S, la acetona es un disolvente vlido para lquidos polares y apolares.

Enlaces de hidrgeno

H

CH3

CH3

OCH

3

O

OH

H

O

CH3

H

CH3

H

Enlaces de hidrgeno

C C CH3

H

O

OO

O


1. Las nubes electrnicas que se dibujan en torno al tomo central en el mtodoRPECV, son una representacin de sus orbitales atmicos? Y moleculares?

No son orbitales, ni atmicos ni moleculares. Representan regiones de presenciaelectrnica predichos por mtodos electrostticos simples, no mediante el uso de lamecnica cuntica.

2. Escribe frmulas de Lewis aceptables para las especies OF2, CH

3Cl, H

2Cl1 y

CO322. Indica cuntas regiones de alta densidad electrnica existen en torno

al tomo central.

3. Clasifica, por medio de la frmula general ABnE

m, las siguientes especies mo-

leculares: a) H3O1; b) H

2O; c) PH

3.

a) H3O1: AB

3E ; b) H

2O: AB

2E

2; c) PH

3: AB

3E

4. Explica, de forma razonada, la validez de la siguiente afirmacin: La formageomtrica de una molcula coincide con la distribucin espacial de las nu-bes electrnicas en torno al tomo central.

Es incorrecto. La forma geomtrica coincide con la posicin de los ncleos de lostomos que forman la molcula. Las nubes electrnicas condicionan la geometra,pero no son la geometra molecular.

5. Por qu son lineales todas las molculas diatmicas y no lo son todas lastriatmicas?

Dos ncleos siempre estn en lnea. Tres ncleos pueden estarlo o no.

6. La molcula BF3

es plana. Cuando el tomo central de boro se une a un ionfluoruro por medio de un enlace covalente dativo, se forma el ion molecularBF

4. Muestra el proceso mediante frmulas de Lewis y obtn la forma geom-

trica de dicho ion.

El ion tiene forma tetradricaB +

F

F

FF

B

FF

F

F

BF3 BF4_

F_

C HH

H

OF2:

CH3Cl:

Cuatro regiones de alta densidad electrnica

Cuatro regiones de alta densidad electrnica

H2Cl+: Cuatro regiones de alta densidad electrnica

CO3

2_: Tres regiones de alta densidad electrnica

FF O

HH Cl

Cl

COO

O

Actividades del final de la unidad


7. Indica la forma geomtrica que predice el mtodo RPECV para las mol-culas: a) AlCl

3; b) PCl

3; c) BCl

3; d) AsCl

3.

8. El ngulo del enlace OOO en el ozono vale 117. Obtn su forma geo-mtrica por el mtodo RPECV. A partir de la repulsin entre nubes electr-nicas de distinto tipo, razona por qu dicho ngulo es algo menor que120.

El ozono se representa segn:

El tomo central tiene tres nubes electrnicas a su alrededor.

El ngulo de enlace debera ser de 120:

Sin embargo, el par de electrones solitarios ocupa un volumen mayor que los paresenlazados. La estructura se deforma y el ngulo de enlace se cierra:

O O

O

117

OO

O

120

O OOO OO

a) AlCl3: plana trigonal

b) PCl3: pirmide trigonal

Cl

Cl

Al

ClCl

P

Cl

Cl

c) BCl3: plana trigonal

d) AsCl3: pirmide trigonal

Cl

Cl

B

ClCl

As

Cl

Cl


9. Las siguientes especies presentan una forma geomtrica similar tomadas engrupos de dos. Encuentra las parejas con geometra idntica:

a) NI3

b) NO32

c) ClO32

d) SO3

NO32 y SO

3son de forma plana trigonal; NI

3y ClO

32 tienen forma de pirmide trigo-

nal:

10. El metanol es el alcohol que tiene la frmula ms simple, CH3OH. A partir de

su estructura de Lewis, razona si los ncleos de carbono, oxgeno e hidrge-no (el que est unido al O) estn en una misma lnea recta Qu tomo con-viene tomar como central para aplicar el mtodo RPECV?

La estructura de Lewis del metanol es:

Si tomamos como tomo central el oxgeno, vemos que tiene cuatro regiones dedensidad electrnica a su alrededor. Por tanto, la disposicin electrnica en torno al

oxgeno es tetradrica, y el ngulo del enlace COH

es, aproximadamente, de 109.No estn en lnea.

11. El compuesto XeF4

es uno de los pocos conocidos para los gases nobles.

a) Escribe la frmula de Lewis de la molcula (el xenn queda hipervalente)y obtn la geometra molecular con el mtodo RPECV.

b) Propn una hibridacin adecuada para el tomo central.

a) XeF4:

F

FF

Xe

F

CH3

OH

109

H C

H

H

O H

III

N

OOO

Cl

O

O O

N

O

O O

S ;

NO3_

ClO3_

SO3 NI3


b) La hibridacin adecuada para el xenn es de tipo sp3d 2.

12. Por qu la distribucin espacial de cinco nubes electrnicas es diferente delos dems? Por qu se habla de posiciones ecuatoriales y axiales solo en estecaso y no se hace en el resto?

Es diferente porque no existe una distribucin ptima nica. Adems, las nubes elec-trnicas no quedan igual de separadas, ya que no existe un poliedro regular de cin-co vrtices. La estructura ms frecuente es la de bipirmide triangular, en la cual tresposiciones son equivalentes (posiciones ecuatoriales) y diferentes de las otras dos(posiciones axiales). Esta situacin no se da en los dems casos.

13. En las molculas H2O y NH

3, la orientacin de las nubes electrnicas, de enla-

ce y de no enlace, se dirige hacia los vrtices de un tetraedro. Sin embargo,los ngulos de los enlaces son algo menores que los tetradricos, tal y comomuestra la figura:

A qu pueden deberse las desviaciones observadas?

Los pares no enlazados, como son atrados por un solo ncleo, se expanden en elespacio ms que los pares enlazados. En consecuencia, los pares no enlazados repe-len ms eficazmente que los enlazados. De esta forma, se cierran los ngulos de en-lace. Este efecto es mayor en el agua que en el amoniaco, porque el agua tiene dospares de electrones solitarios (no enlazados).

Pirmide trigonal

107,3

Angular

104,5

N

H

H HO H

H

Xe

F

F

F

F

La molcula es plana rectangular:


14. Indica qu hibridacin se asocia a cada una de estas geometras electrnicas:plana trigonal, tetradrica y octadrica.

Plana trigonal: hibridacin sp2 (tres nubes).

Tetradrica: hibridacin sp3 (cuatro nubes).

Octadrica: hibridacin sp3d 2 (seis nubes).

15. La molcula SF4

tiene la poco frecuente forma de balancn o sube y baja deparque infantil, tal como muestra la figura:

Cmo justifica esta geometra el mtodo RPECV? Qu hibridacin se propo-ne para el tomo central de azufre en la TEV?

La frmula de Lewis es:

El tomo central de azufre tiene cinco regiones electrnicas a su alrededor, que sedistribuyen segn una bipirmide triangular. El par solitario ocupa una posicinecuatorial para reducir las repulsiones electrnicas:

Se propone hibridacin sp3d para el tomo de azufre.

16. En muchos procesos atmosfricos desempea un papel importante el radicallibre metilo CH

3, que se produce en la combustin incompleta de los hidro-

carburos. Propn una hibridacin para el tomo central de carbono, sabien-do que los ngulos de enlace son de, aproximadamente, 120. En qu orbitalse aloja el electrn solitario?

El tomo de carbono tiene hibridacin sp2, y el electrn desapareado se aloja en elorbital p atmico sin hibridar, que es perpendicular al plano formado por los hbri-dos sp2.

Orbital p con 1 e_

C

Hbridos sp2

Hbridos sp2

S

F

FF

F

FF S

F F


17. Propn hibridaciones para el tomo central (hipervalente en algunos casos)de: a) IF

42; b) XeF

2; c) ClO

42; d) I

32.

18. Clasifica, de forma razonada, las siguientes especies moleculares como dia-magnticas o paramagnticas: a) NO; b) CCl

4; c) O

2; d) NH

3; e) OH.

a) NO: paramagntica; tiene un nmero impar de electrones.

b) CCl4: diamagntica; comportamiento normal.

c) O2: paramagntica; es un caso excepcional.

d) NH3: diamagntica; comportamiento normal.

e) OH: paramagntica; es un radical con un nmero impar de electrones.

19. Indica cules de las molculas siguientes contienen enlaces polares. Son po-lares dichas molculas?

a) IBr; b) BeF2; c) PCl

5; d) XeF

4; e) CH

2O.

a) IBr: enlace polar, molcula polar.

b) BeF2: enlaces polares, molcula apolar.

c) PCl5: enlaces polares, molcula apolar.

d) XeF4: enlaces polares, molcula apolar.

e) CH2O: enlaces polares, molcula polar.

20. Indica qu molculas de la serie CH4, CH

3Cl, CH

2Cl

2, CHCl

3, CCl

4son polares y

cules apolares.

Apolares: CH4y CCl

4.

Polares: CH3Cl, CH

2Cl

2y CHCl

3.

21. Existen dos ismeros estructurales del compuesto 1,2-difluoroeteno. Utilizan-do las figuras 22 y 23, determina cul de los ismeros es polar.

Ismero cis: polar

Ismero trans: apolarG

F

H

F

H

cis-1,2-difluoroeteno

0

CC

H

F

F

H

trans-1,2-difluoroeteno

= 0

CC

F FI

I IId) I3

_:

b) XeF2: Hibridacin sp3d (cinco nubes)

c) ClO4

_

: Hibridacin sp3 (cuatro nubes)

Hibridacin sp3d (cinco nubes)

XeF F

a) IF4

_

: Hibridacin sp3d2 (seis nubes)

FF

Cl OO

O

O


22. Cul es la diferencia entre momento dipolar permanente, inducido e instan-tneo?

El momento dipolar permanente se debe a una separacin entre el centro de la car-ga positiva y el centro de la carga negativa de la molcula, y se mantiene en todomomento.

Si es inducido, se debe a un efecto transitorio causado por la presencia de una cargaelctrica externa o por un momento dipolar permanente externo que induce unaseparacin de cargas.

El momento dipolar instantneo se debe a una fluctuacin espontnea, aleatoria ycasi instantnea de la nube electrnica.

23. Ordena las siguientes sustancias de menor a mayor punto de ebullicin: N2,

NO, O2.

p.e. (N2) < p.e. (O

2) < p.e. (NO). N

2y O

2son apolares y se ordenan segn su tama-

o. El NO es ligeramente polar.

24. Busca en la bibliografa el punto de ebullicin de las sustancias CH4, SiH

4,

GeH4

y SnH4. Representa grficamente los valores y justifica la tendencia ge-

neral de la variacin.

CH4: 2162 C; SiH

4: 2112 C; GeH

4: 288 C y SnH

4: 252 C

La representacin grfica se muestra en la figura 31 del texto, donde se observa unaumento continuo y suave del punto de ebullicin. Se trata de molculas apolares,donde solo existen fuerzas de dispersin que aumentan con el tamao.

25. El monxido de carbono y el gas nitrgeno tienen una masa molecular simi-lar. Cul posee un punto de ebullicin ms alto?

El N2es apolar y el CO es algo polar. Por tanto, p.e. (N

2) < p.e. (CO). Conviene des-

tacar que la polaridad de la molcula de CO es pequea para la diferencia de elec-tronegatividad existente entre el C y el O. Adems, el sentido est invertido con res-pecto a lo previsible; es decir:

26. Justifica la razn por la que el amoniaco es soluble en agua, y, sin embargo,no lo es el metano.

El amoniaco es muy soluble en agua. Las molculas de NH3

son muy polares y for-man enlaces de hidrgeno con el agua. Las molculas de metano son apolares y noforman enlaces de hidrgeno.

OC+_


27. El tetracloruro de carbono CCl4, el agua H

2O y el sulfxido de dimetilo

(CH3)

2SO son tres disolventes muy utilizados. Los momentos dipolares de

sus molculas individuales valen 0 D, 1,86 D y 3,96 D, respectivamente. Escri-be sus frmulas de Lewis y razona cules son miscibles con cules.

CCl4y H

2O no son miscibles. El sulfxido de dimetilo se mezcla bien con ambos; se

trata de un excelente disolvente de amplio espectro, muy usado en la industria.

28. Los puntos de fusin de algunos cloruros del segundo perodo son:

a) LiCl, 610 C; b) BeCl2, 415 C; c) BCl

3,292,6 C; d) CCl

4,223 C

Deduce qu tipo de slido est presente en cada caso.

Los cloruros de litio y berilio, LiCl y BeCl2, tienen carcter de slidos inicos. Los clo-

ruros de boro y carbono, BCl3y CCl

4, son slidos moleculares.

29. El CO2

y el SiO2

son dos sustancias de frmula similar correspondientes a ele-mentos del mismo grupo. Por qu sus propiedades fsicas son tan diferen-tes?

El CO2

es una sustancia molecular que, en condiciones normales, es un gas. El SiO2

no es una sustancia molecular; en condiciones normales, es un slido o cristal cova-lente.

30. La acetona, (CH3)

2C5O, y el alcohol etlico, CH

3CH

2OH, son dos importantes

sustancias orgnicas. Existen enlaces de hidrgeno entre las molculas cuan-do cada sustancia est pura? Y cundo se mezclan?

En estado puro, el alcohol etlico forma enlaces de hidrgeno, pero la acetona no,porque no tiene hidrgenos aptos. Cuando se mezclan, la acetona s puede formarenlaces de hidrgeno:

31. Cul de los siguientes compuestos es de esperar que tenga el punto de ebulli-cin ms alto: el yoduro de potasio, el fluoruro de hidrgeno o el propano,C

3H

8? Y el ms bajo?

El orden creciente del punto de ebullicin es:

p.e. (C3H

8) < p.e. (HF) < p.e. (KI)

O OCH3

CH2

HCH

3

CH3

CCl4: H

2O:

Cl

C Cl

Cl

Cl

(CH3)2SO:

H

C S

H

H

H

H C

HH

H

O

O


Las dos primeras sustancias, C3H

8y HF, son moleculares. La ltima, KI, es un com-

puesto inico; por eso, su punto de ebullicin es muy superior.

En cuanto a las sustancias moleculares, el C3H

8es apolar, mientras que el HF pre-

senta enlaces de hidrgeno.

32. Entre las siguientes sustancias: a) bromuro de potasio, b) C (diamante), c) fluoruro de hidrgeno, d) butano y e) potasio, escoge las ms representa-tivas de:

a) Una sustancia de tipo cristal covalente de elevado punto de fusin.

b) Una sustancia con puntos de ebullicin y de fusin muy bajos.

c) Una sustancia que no es conductora en estado slido, pero s en estadofundido.

d) Una sustancia con enlaces de hidrgeno.

e) Una sustancia muy conductora de la corriente elctrica.

a) Cristal covalente: C (diamante).

b) Puntos de fusin y de ebullicin muy bajos: butano.

c) Conductor en estado fundido, pero no en estado slido: bromuro de potasio.

d) Sustancia con enlace de hidrgeno: HF.

e) Muy buen conductor de la corriente: potasio.


1. Pon un ejemplo de una molcula que contenga:

a) Un carbono con hibridacin sp.

b) Un nitrgeno con hibridacin sp3.

Razona todas las respuestas.Propuesto en Galicia, en 2006

Para dar respuesta justificada a los dos apartados vamos a utilizar la Teora de Enlacede Valencia, TEV. Dicha teora supone que, en determinadas ocasiones, los tomosutilizan en el enlace no sus orbitales atmicos puros de la capa de valencia, sino unascombinaciones de ellos, que se denominan orbitales hbridos.

As, entre otras propiedades de las molculas, podemos justificar su geometra, quesolo se puede determinar experimentalmente.

a) Un ejemplo de molcula que contiene un tomo de C con hibridacin sp es la deacetileno, C

2H

2. Dicha molcula tiene geometra lineal, conformacin que se atri-

buye al citado tipo de hibridacin.

b) En el caso del tomo de N tenemos al amoniaco, NH3, como ejemplo de una mo-

lcula, donde dicho tomo presenta hibridacin sp3. En esta molcula, el tomode N est rodeado de cuatro zonas de alta densidad electrnica, una de ellas noenlazante, que se disponen tetradricamente.

Pues bien, el tipo de orbitales hbridos que se disponen en el espacio con esa geo-metra son los orbitales hbridos sp3.

2. Para las molculas BF3

y CHF3:

a) Escribe las estructuras de Lewis.

b) Determina la geometra molecular utilizando la teora de repulsin de pa-res de electrones de la capa de valencia.

c) Indica, justificando brevemente la respuesta, si se trata de molculas po-lares.

d) Indica, justificando brevemente la respuesta, si alguno de los tomos impli-cados en estas molculas ha sufrido alguna hibridacin, indicando, en sucaso, cul.

Propuesto en Aragn, en 2007

a) Teniendo en cuenta el nmero de electrones de la capa de valencia de los tomosque participan en los compuestos dados, tres para el B, siete para el F, cuatro parael C y, por ltimo, uno para el H, las estructuras de Lewis de BF

3y CHF

3son:

donde se observa que el boro queda hipovalente en la molcula BF3.

BF

F F CF

HF F

Problemas de Selectividad


b) Segn la teora RPECV, o de repulsin de pares de electrones de la capa de valen-cia, las zonas de alta densidad electrnica que rodean al tomo central, sean o noenlazantes, se disponen lo ms alejadas posible, para as minimizar las repulsioneselectrostticas.

En el caso del BF3, las tres zonas se disponen hacia los vrtices de un tringulo

equiltero, y la molcula tiene geometra triangular.

En el caso del CHF3, las cuatro zonas se disponen hacia los vrtices de un tetrae-

dro, por lo que la molcula tendr geometra tetradrica. La figura no ser perfec-tamente simtrica, ya que los cuatro enlaces del tomo de C no son iguales; porejemplo, el enlace CH ser ms corto que los tres enlaces CF.

La figura inferior muestra lo anteriormente expuesto:

c) Para que una molcula sea polar es condicin necesaria, pero no suficiente, quecontenga enlaces polarizados; es decir, enlaces entre tomos de distinta electro-negatividad. Estos enlaces polarizados se caracterizan por una magnitud fsica decarcter vectorial denominada momento dipolar, .

As, en el BF3, aunque la molcula presenta tres enlaces fuertemente polarizados,

BF, por razones de simetra, los respectivos momentos dipolares se anulan, deaqu el que la molcula sea apolar.

En el CHF3, los cuatro momentos dipolares no se anulan entre s, porque no son

similares ni en valor ni en sentido: CF y CH. De hecho, se refuerzan mutua-mente, y la molcula es polar.

NOTA: El momento dipolar experimental de la molcula CHF3

en fase gaseosa es de 1,65 D, un valor

alto, intermedio entre los de las molculas de H2O y NH

3.

d) La respuesta es afirmativa y hace referencia al tomo central de cada molcula, elB en el BF

3, y el C en el CHF

3. Si los citados tomos utilizasen en sus enlaces con

los tomos perifricos sus orbitales atmicos puros, el orbital 2s y los orbitales 2p,la disposicin espacial de los ncleos en el espacio, es decir, la geometra de lamolcula, no concordara con los datos experimentales (o con lo predicho en elapartado b).

Por esto, el tomo de B utiliza hibridacin sp2, cuyos tres orbitales hbridos se dis-ponen hacia los vrtices de un tringulo equiltero; y el tomo de C emplea hibri-dacin sp3, en la que los cuatro orbitales hbridos se dirigen hacia los vrtices deun tetraedro.

F

H

F

F

C

F F

F

B