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RESPUESTAS DE LA PARTE DE ENLACE

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCIÓN 2 (SEPTIEMBRE 2000 LOGSE)

1) Entre las sustancias sodio, cloro y bromuro de rubidio, seleccione la más representativa para las siguientes propiedades:
a) La sustancia de menor punto de fusión
b) La sustancia no conductora en estado sólido y conductora fundida
c) La sustancia cuyas moléculas estén unidas por fuerzas de Van der Waals
Justifique la selección.

El sodio es un metal que forma, a temperatura ambiente, estructuras sólidas cristalinas de iones Na +unidos por enlaces metálicos y con los electrones de valencia libres para moverse por la estructura

El cloro es una sustancia formada por moléculas Cl2 apolares que se atraen mediante fuerzas de Van der Waals y más concretamente mediante fuerzas de London relativamente débiles. A temperatura ambiente es un gas

El bromuro de rubidio es un compuesto iónico que, a temperatura ambiente, forma estructuras sólidas cristalinas de iones Br-y Rb+.

Por tanto:

a) La sustancia de menor punto de fusión es es cloro, que no forma estructuras sólidas. Separar sus moléculas unidas por fuerzas de London es relativamente fácil.

b) El bromuro de rubidio es un compuesto sólido con sus electrones fijos unidos a los iones, por lo que no conduce la corriente eléctrica, cosa que si hace el metal sodio que tiene en su estructura sólida electrones que pueden moverse libremente. Cuando un compuesto iónico se funde, sus iones quedan libres y entonces si que conducen la corriente eléctrica (con transporte de materia porque los electrones son conducidos por los iones)

c) Es el cloro, como se ha explicado anteriormente.

RESPUESTA A LA PREGUNTA 2 OPCION 1 (JUNIO 2001 LOGSE)

2)a) Represente las estructuras de Lewis para cada una de las especies siguientes:
SiH4,    BCl3,    CHCl3
b) Utilice el modelo de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia para predecir la geometría de dichas especies.

a) Estructura del SiH4: El Si con estructura electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 comparte cada uno de sus 4 electrones de la capa de valencia con los 4 electrones que aportan los 4 átomos de H (de estructura 1s1) formando los 4 pares compartidos tal como se indica en la figura:



 Estructura del BCl3: El B de estructura 1s2 2s2 2p1 forma con cada uno de los 3 electrones de la capa de valencia, 3 pares de electrones compartidos con cada uno de los electrónes desapareados de los 3 átomos de Cl (de estructura 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5), tal como se indica en la figura



Estructura del CHCl3: El C de estructura 1s2 2s2 2p2 comparte sus 4 electrones de la capa de valencia con un electrón del H y con otros 3 de los 3 átomos de Cl, tal como se indica en la figura



b) Las posiciones más alejadas geométricamente de los pares de electrones compartidos corresponden a las siguientes figuras geométricas (las líneas rojas pertenecen a los enlaces):



(estructura tetraédrica regualar)

 



(estructura de triángulo equilátero)



(estructura tetraédrica distorsionada por tener 3 enlaces con el Cl, más voluminosos que el H)

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCIÓN 1 (SEPTIEMBRE 2001 LOGSE)

1)Explique la geometría y el enlace en las moléculas BeCl2, NCl3 y CH4.

Enlace y estructura del BeCl2:

El Be tiene configuración electrónica fundamental 1s2 2s2 y el Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3px2 3py2 3pz1



Si explicamos los enlaces formados a partir de los símbolos de Lewis, los 2 electrones de valencia 2s del Be son compartidos con los 2 que aportan los orbitales 3pz de los 2 átomos de Cl, resultando:

Si explicamos la estructura geométrica a partir de la teoría de la repulsión de pares de electrones, las posiciones más alejadas para los 2 pares de electrones compartidos corresponden a una molécula lineal en la que los 2 enlaces con los átomos de Cl forman ángulo de 180º, resultando:

Cl-Be-Cl

A la misma conclusión (lógicamente) hubiéramos llegado con la teoría de enlace de valencia, el Be tras una promoción de 1 electrón del orbital 2s al orbital 2px y una hibridación de orbitales sp, alcanzaría una configuración 1s2 sp sp, con 2 orbitales híbridos sp, cada uno con 1 electrón, y que van dirigidos con ángulos de 180º. Estos orbitales híbridos se solaparían con los orbitales 3pz por solapamiento directo (enlace sigma), resultando:



 

Enlace y estructura del NCl3:

El N tiene configuración electrónica fundamental 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

Si explicamos los enlaces mediante los símbolos de Lewis, los 3 electrones de los orbitales p del átomo de N forman pares compartidos de enlace covalente con lo electrones Pz de los 3 átomos de Cl y queda el par del orbital 2s libre sin formar enlace, resultando:



Si explicamos la geometría de la molécula a partir de la teoría de la repulsión de pares de electrones, las posiciones más alejadas para los 4 pares que rodean al átomo de N corresponde a una disposición tetraédrica (es decir una disposición de pirámide triangular para los átomos) con un ligero cerramiento de los ángulos de los átomos por la mayor ocupación espacial del par libre, resultando:



A la misma explicación habríamos llegado a partir de la teoría de enlace de valencia, bien con la formación de enlaces sigma por solapamiento directo entre los orbitales p desapareados del N con el orbital pz de los átomos de Cl, formando ángulos, en principio de 90º, pero que se abrirán por la repulsión entre las nubes electrónicas de los átomos de Cl, o bien, con la formación de 4 orbitales híbridos sp3 (3 desapareados y uno completo) en el átomo de N y formación de enlaces sigma entre los orbitales hibridos desapareados y el orbital pz del Cl, resultando una disposición geométrica tetraédrica igual que la figura de arriba.

Enlace y estructura del CH4:

El C tiene configuración electrónica fundamental 1s2 2s2 2px1 2py1 y el H 1s1

Si explicamos los enlaces covalentes formados a partir de los símbolos de Lewis, los 4 electrones de la capa de valencia del C forman 4 pares compartidos con los 4 electrones aportados por los átomos de H, resultando:



Si explicamos la geometría de la molécula a partir de la teoría de repulsión de pares de electrones, la situación geométrica de menor repulsión para los 4 pares de enlace covalente es la posición correspondiente a un tetraedro, que en este caso será completamente regular debido a que los 4 enlaces son equivalentes, resultando:



Con la explicación a partir de la teoría de enlace de valencia se llega a lo mismo. En el átomo de C se producirá primero una promoción de 1 electrón del orbital 2s al orbital 2pz vacío y después una hibridación para formar 4 orbitales híbridos sp3, que están dirigidos desde el centro a los vértices de un tetraedro regular. Estos orbitales híbridos formarán enlaces sigma con los orbitales 1s del H, resultando:



RESPUESTA A LA PREGUNTA 2 OPCION 2 (JUNIO 2001 LOGSE)

2) Explique las diferencias entre las solubilidades, puntos de fusión y conductividades de las sustancias: aluminio, dióxido de azufre y cloruro de potasio, basándose en el tipo de enlace que presentan.

Solubilidad:

  • El aluminio como forma estructura metálica sólida compacta de iones Al3+, su solubilidad en agua será inapreciable

  • El SO2, al estar constituido por moléculas gaseosas covalentes polares, tendrá alguna solubilidad en agua, pero relativamente pequeña, especialmente si elevamos la temperatura

  • El más soluble será el KCl sólido, que al formar una estructura iónica, con iones Cl- y K+, al ser el agua una molécula polar, habrá tendencia a que los iones pasen a la disolución por solvatación

Puntos de fusión:

  • El Al y el KCl, al formar ambos estructuras compactas, metálica e iónica, respectivamente, tendrán puntos de fusión y ebullición altos. Probablemente la diferencia en los puntos de fusión entre ambos sea pequeña.

  • El de menor punto de fusión será el SO2, que a pesar de ser una molécula polar de tamaño relativamente grande, las fuerzas intermoleculares no pueden ser tan elevadas como las de los enlaces metálico e iónico del Al y KCl

Conductividad eléctrica:

  • El aluminio, al tener estructura metálica con los electrones de valencia libres, será un buen conductor de la corriente eléctrica.

  • El KCl sólido no tiene electrones libres y, por tanto, no conducirá la corriente eléctrica. Si lo disolvemos en agua o lo fundimos, al romperse la estructura, los iones K+ y Cl- podrán moverse y harán que la disolución sea conductora (se producirá conducción de corriente eléctrica con transporte de materia).

  • El SO2, al ser un gas de moléculas covalentes, difícilmente conducirá la corriente eléctrica.

RESPUESTA A LA PREGUNTA 3 OPCION 2 JUNIO 2002

3) Describa la geometría molecular del tricloruro de nitrógeno y la del agua que se obtendrían al aplicar cada uno de los siguientes métodos:
a) Método de enlace de valencia utilizando orbitales (puros) simples.
b) Teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia (RPECV).
c) Método de enlace de valencia utilizando orbitales híbridos.

a) A partir de las estructuras electrónicas del nitrógeno y del oxígeno:



Para explicar el NCl3, los 3 orbitales "p" desapareados para el nitrógeno ( por tanto, capaces de formar enlaces covalentes) formando, en principio, ángulos de 90 grados como se indica en la figura:



se enlazarán, mediante enlaces sigma, con cada uno de los orbitales "3p" desapareados de los 3 átomos de cloro (el Cl tiene el último orbital "3p" desapareado). La repulsión entre las nubes electrónicas de los átomos de cloro hará que el ángulo de 90 grados se abra y se llegue a una situación de estabilidad con ángulos mayores de 90 grados, que corresponderá con lo experimentalmente comprobado.

Lo mismo para el agua pero sólo con los 2 últimos orbitales "p", que son los que están desapareados. Los 2 orbitales "p" desapareados del oxígeno formarán enlaces sigma con los orbitales "s" (de simetría esférica) de cada uno de los 2 hidrógenos y la repulsión entre las nubes electrónicas de los 2 hidrógenos hará que el ángulo H-O-H se abran y se llegue al ángulo que realmente existe en el agua.

b) Según el modelo de repulsión de pares de electrones de valencia, la geometría viene determinada por la repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia. Los 4 pares de la capa de valencia que existen tanto en el N, que forma el tricloruro de nitrógeno, como en el O, que forma el agua, se dispondrán en las posiciones más alejadas posibles para que la repulsión sea menor, y estas posiciones corresponden a los vértices de un tetraedro.
Para el agua la geometría correspondería a un tetraedro como el de la figura, con los ángulos algo distorsionados respecto al esperado para un tetraedro regular, ya que los pares de electrones que no forman enlaces requieren un mayor espacio y, consecuentemente el ángulo H-O-H se cierra ligeramente.



La misma geometría correspondería al tricloruro de nitrógeno, con el N en el centro y 3 Cl en los vértice del tetraedro, con el 4º vértice ocupado por el par de electrones 2s. De la misma manera los ángulos estarían ligeramente distorsionados, al no ser las 4 posiciones, correspondientes a los vértices del tetraedro, equivalentes (3 posiciones corresponden a enlaces con Cl y otra a un orbital completo sin enlace).

c) En la teoría de enlace de valencia, a partir de 1 orbital 2s y 3 orbitales 2p se forman 4 orbitales híbridos.
Así, para el oxígeno



como los 4 orbitales híbridos se dirigen hacia los vértices de un tetraedro, la situación geométrica para el agua es semejante a la anterior.
Lo mismo para el N, aunque con los 3 orbitales 2p desapareados y, por tanto, dará lugar a 4 orbitales híbridos con 3 de ellos desapareados, en lugar de 2. La situación geométrica para el tricloruro de nitrógeno será casi la misma.

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCIÓN 1 (SEPTIEMBRE 2002 LOGSE)

3) Explique brevemente si son ciertas o no las siguientes afirmaciones:  a) Los cristales iónicos conducen la corriente eléctrica,   b) Los sólidos moleculares son malos conductores,   c) Los metales no son buenos conductores pero su conductividad aumenta con la temperatura.

a) Falso. Los cristales iónicos no conducen la corriente eléctrica porque tienen sus electrones sujetos en la red. Cuando se disuelven o se funden, al estar los iones libres por rotura de la estructura iónica, se puede producir conducción de la corriente eléctrica con trasporte de materia (los iones son los que transportan la carga)

b) Cierto. Los sólidos moleculares son malos conductores. Los electrones de valencia están fijos en los pares de electrones que comparten

c) Falso. Los metales son buenos conductores ya que los electrones de valencia pueden moverse libremente por la estructura metálica. Al aumentar la temperatura disminuye su conductividad ya que la mayor vibración de los iones positivos de la red metálica dificulta la movilidad de los electrones

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCIÓN 2 (SEPTIEMBRE 2002 LOGSE)

3) Explique qué tipo de enlace químico debe romperse o que fuerzas de atracción deben vencerse para llevar a cabo los siguientes procesos:
a) Fundir bromuro de calcio
b) Hervir agua
c) Evaporar oxígeno líquido
d) Fundir cesio

a) Fundir bromuro de calcio: es un compuesto iónico por lo que habrá que romper los enlaces iónicos de la estructura cristalina iónica

b) Hervir agua: el agua está constituida por moléculas polares con enlaces polares O-H, que se atraen entre sí debido a las fuerzas por puente de H, que son las fuerzas que hay que vencer para que el agua líquida pase a vapor

c)Evaporar oxígeno líquido: el oxígeno está formado por moléculas diatómicas, que por ser de átomos iguales es apolar. A pesar de ser apolar es capaz de crear momentos dipolares instantáneos que hacen que las moléculas se atraigan entre si; son las denominadas fuerzas de London las que hay que vencer

d) Fundir cesio: el Cs es un metal que forma una estructura tridimensional cristalina metálica. Las fuerzas que hay que vencer son el enlace metálico que mantiene a los átomos de Cs unidos en la red.

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCIÓN 2 JUNIO 2003

3)En las siguientes parejas de moléculas, una de ellas es polar y la otra no polar
HI; I2 ;       NH3, BF3 ;         H2O , BeCl2
a) Explique razonadamente la geometría de estas moléculas
b) Indique razonadamente en cada pareja cuál es la molécula polar y cuál la no polar

a)La primera pareja son dos moléculas lineales H-I y I-I. No pueden ser de otra forma por estar formadas por dos átomos

La segunda pareja tienen estructura geométrica distinta.
El N al tener 5 electrones en la capa de valencia y compartir 3 con los H del amoniaco, se rodeará de 4 pares de electrones, tres formando los enlaces covalentes con los H y el otro libre. Formará así la estructura tetraédrica que se indica en la figura.
El B al tener sólo 3 electrones de valencia, se rodeará de 3 pares de electrones al formar los enlaces covalentes con los F. Formará una estructura de triángulo equilátero, con el B en el centro y los F en los extremos, como se indica en la figura



La tercera pareja también tienen estructura distinta
El agua presenta una estructura geométrica tetraédrica, semejante a la del amoniaco. El O en el centro del tetraedro con 2 pares de electrones libres (en lugar de uno en el amoniaco), y dos enlaces covalentes con H (en lugar de 3 en el amoniaco)
El dicloruro de berilio es una molécula lineal Cl-Be-Cl, con el Be en el centro y los Cl a los lados. Es debido a que el Be sólo posee 2 electrones de valencia y se rodea de 2 pares al formar los enlaces covalentes con los Cl.

Se ha utilizado para la explicación de la estructura geométrica el modelo de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia, según la cual los pares de electrones de la capa de valencia del átomo central se disponen en las posiciones más alejadas posibles

b) El la primera pareja la molécula polar es el H-I ya que los átomos son distintos y, por tanto, con distinta electronegatividad. La molécula I-I, al ser los átomos iguales, con la misma electronegatividad, será apolar

En la segunda pareja, la molécula polar es el amoniaco, ya que todos los enlaces N-H son polares y no se compensan geométricamente (suma vectorial distinta de cero). Por contra, aunque en el trifluoruro de boro, los enlaces también son polares, se compensan al ser la molécula geométricamente simétrica (suma vectorial igual a cero)

Algo semejante pasa en la tercera pareja. La molécula de agua, a pesar de tener tres átomos, no es lineal, y sus enlaces polares no se compensan geométricamente, por lo que es polar. La molécula Cl-Be-Cl al ser lineal, sus enlaces polares se compensan, resultando una molécula apolar.

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 1 JUNIO 2004

1) Defina el concepto de energía de red y ordene los compuestos iónicos NaF, KBr y MgO según los siguientes criterios: a) Energía de red creciente y b) punto de fusión creciente. Justifique su repuesta.

Energía de red es la energía desprendida en la formación de un mol de cristal iónico sólido a partir de sus iones en estado gaseoso. Como ejemplos de procesos químicos asociados a la energía de red ponemos los correspondientes al NaF, KBr y MgO de la pregunta:

Na+ (g) + F- (g)  NaF (s) + energía de red del NaF

K+ (g) + Br- (g)  KBr (s) + energía de red del KBr

Mg2+ (g) + O2- (g)  MgO + energía de red del MgO

La energía de red depende de dos factores. El más importante es la carga de los iones: a más carga más energía de red ya que más atraídos están los iones entre sí. Cuando los iones tienen la misma carga es mayor la energía de red si tienen menor tamaño

  1. El de mayor energía de red es MgO ya que es el de mayor carga de los iones. Entre KBr y NaF, que tienen la misma carga, el de mayor energía de red es el NaF, ya que es el de menor tamaño tanto del anión como de catión

  2. Como para fundir el compuesto iónico hay que romper la red, tendrá mayor punto de fusión aquel que tenga mayor energía de red (para la misma forma de cristalización), por tanto el orden será el mismo que en el apartado a)

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 2 JUNIO 2004

3) Una sustancia desconocida tiene un punto de fusión bajo, es muy soluble en benceno, ligeramente soluble en agua y no conduce la electricidad. Explique razonadamente a cuál de los siguientes grupos pertenecería probablemente:
  a) Un sólido covalente o atómico
  b) Un metal
  c) Un sólido iónico
  d) Un sólido molecular   

  1. Un sólido covalente no puede ser porque tienen puntos de fusión muy elevados.

  2. Un metal no puede ser porque conducen la corriente eléctrica

  3. Un sólido iónico no puede ser porque se disuelven en agua y poco o muy poco en disolventes apolares como el benceno

  4. Tiene que ser un sólido molecular (y probablemente apolar) por ser muy soluble en benceno y poco en agua, no conducir la corriente eléctrica y tener punto de fusión bajo.

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2004

1)La configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 corresponde a un ion X2+. Explique razonadamente: a) Cuál es el número atómico del elemento X y de qué elemento se trata. b) A qué periodo pertenece. c) El tipo de enlace que formaría el elemento X con un elemento A cuya configuración electrónica fuera 1s2 2s2 2p5 . d) La fórmula de un compuesto formado por X y A.

  a) Como es un ion con 2 cargas positivas, es decir se le han quitado 2 electrones, el número atómico será 20. Es, por tanto, el elemento calcio, Ca.

  b) El periodo al que pertenece es el 4 (su estructura electrónica fundamental terminaría en 4s2)

  c) La estructura electrónica 1s2 2s2 2p5 (que es la del F), nos indica que fácilmente tomará un electrón para formar un ion con una carga negativa (le falta un electrón para tener estructura de gas noble). Si el elemento X forma fácilmente el ion X2+ y el otro elemento (el F) forma un ion negativo, tenderán a unirse mediante enlace iónico.

  d) La fórmula será CaF2. La razón es que para que el cristal iónico sea eléctricamente neutro tiene que haber un ion de calcio con 2 cargas + por cada 2 iones F con una carga -

RESPUESTA A PREGUNTA 3 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2004

En cada uno de los siguientes apartados coloque razonadamente las sustancias dadas en orden creciente de la propiedad que se indica: a) Energía de red de CaO, SrO, MgO. b) Punto de fusión de LiCl, LiI, LiBr; c) Ángulo de enlace OF2, BF3

a) La energía de red es mayor cuanto mayor es la carga de los iones de la estructura cristalina (principal factor para comparar) y si tienen la misma carga, cuanto mas pequeños son los iones de tamaño. En nuestro caso la carga de los iones es en todos los casos la misma, 2 tanto para los cationes como para los aniones, por lo que el compuesto de menor energía de red es el SrO, seguido del CaO y del MgO, que es el orden de tamaños de los cationes de mayor a menor (el anion es el mismo, el O).

b) El punto de fusión es mayor cuanto mayor es la energía de red, por lo que, como en el caso anterior, al tener la misma carga, 1 tanto los aniones como los cationes, el orden de tamaños es lo que nos indica el mayor punto de fusión. En nuestro caso, al ser el mismo catión, el orden de los aniones de mayor a menor tamaño es lo que nos indica el orden de punto de fusión de menor a mayor, que es y LiI, LiBr y LiCl.

c) En el OF2 el O se rodea de 4 pares de electrones, dos compartidos con los F y los otros dos sin compartir. Se trata, por tanto, de una estructura tetraédrica, ligeramente distorsionada, con el O en el centro del tetraedro y con ángulos cercanos a 109,5º.
En el BF3 el B se rodea de tres pares de electrones que los comparte con los 3 F. Se trata, por tanto, de un compuesto triangular con el B en el centro del triángulo y con ángulos de 120º.
El de mayor ángulo de enlace es, por tanto, el BF3.seguido del OF2,



RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2004

a) Escriba las estructuras de Lewis para las moléculas SiCl4 y PCl3. b) Describa la geometría de estas moléculas. c) Explique si son polares o no

a) y b)Dadas sus estructuras electrónicas del Si y P, con 4 y 5 electrones en su última capa, respectivamente, cada uno se rodea de 4 pares de electrones al compartir 4 y 3 electrones, respectivamente, con los átomos Cl. Se trata, por tanto, de estructuras de Lewis y geometrías tetraédricas siguientes:



c) La primera molécula no es polar, ya que aunque los enlaces si son polares, al ser la estructuras completamente simétrica, las polaridades se anulan, resultando en su conjunto apolar. La segunda molécula si que es polar ya que la molécula no es simétrica.

RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 2 JUNIO 2005

Para las moléculas BCl3 y NH3, indique:
a) El número de pares de electrones sin compartir de cada átomo central.
b) La hibridación del átomo central
c) Justifique la geometría de cada molécula según la teoría de la Repulsión de Pares de la Capa de Valencia

Las estructuras electrónicas son:

  • B: 1s2 2s2 2px1

  • N: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

a)El B tiene 3 electrones en la última capa que los compartirá uno con cada Cl. Por tanto, no tiene ningún par de electrones sin compartir



El N tiene 5 electrones en la última capa, por lo que compartirá 3, uno con cada H y le quedará un par de electrones sin compartir



b) El B tendrá que hacer una promoción de un electrón del orbital 2s al orbital 2py. Con ello tendrá 3 electrones desapareados, que son 1 electrón en orbital 2s y 2 electrones en orbitales 2px y 2py. Para explicar que los tres enlaces con el Cl son iguales tenemos que admitir la hibridación de los 3 orbitales anteriormente citados, para dar 3 orbitales iguales híbridos que serán sp2 (formados por un orbital "s" y 2 orbitales "p") y con un electrón desapareado en cada orbital

El N no hace ninguna promoción de electrones. Los 4 últimos orbitales de su estructura electrónica se hibridan dando lugar a 4 orbitales híbridos iguales, que serán sp3 (formados por un orbital "s" y 3 orbitales "p"), aunque sólo 3 de ellos tendrán electrones desapareados

c) El B se rodea de 3 pares de electrones, por lo que las posiciones más separadas para los 3 átomos de Cl serán, estando el B en el centro de un triángulo equilátero, los pares de electrones (y, por tanto, los átomos de Cl) estarán en los vértices de ese triángulo



El N se rodea de 4 pares de electrones, por lo que las posiciones más alejadas para esos pares corresponden a los vértices de un tetraedro regular, aunque algo distorsionado por el mayor requerimiento espacial del par que no forma enlaces con los H



RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2005

Haciendo uso de la hibridación de orbitales describa los enlaces y estructura de las moléculas de metano y eteno

El C tiene estructura electrónica fundamental 1s2 2s2 2px1 2py1 y para explicar su tetravalencia es necesario recurrir a una promoción de un electrón del orbital 2s al orbital 2pz, quedando una estructura 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1con 4 orbitales con electrones desapareados.

Para explicar la estructura de CH4 con 4 enlaces C-H equivalentes recurrimos a una hibridación de los 4 orbitales desapareados resultando 4 orbitales híbridos sp3 equivalentes con característica de un 25 % "s" y un 75 % "p". Los 4 orbitales híbridos sp3 están dirigidos desde el C hacia los vértices de un tetraedro regular en donde se unen con los orbitales 1s de H formando enlaces σ



Para explicar la estructura del eteno CH2=CH2 igualmente tenemos que recurrir a una promoción de orbitales, aunque la hibridación es sp2, es decir, de 1 orbital "s" y 2 orbitales "p", quedando el orbital 2pz con un electrón desapareado y sin participar en la hibridación. Los tres orbitales híbridos sp2 se dirigen desde el C hacia los vértices de un triángulo equilátero y el 2pz se situaría en el plano perpendicular al triángulo. El resultado es una estructura como la siguiente con enlaces σ C-H y un enlace π entre los orbitales 2pz de los dos C. Los 6 átomos se encuentran en el mismo plano y la molécula es rígida ya que no puede girar debido al enlace pi



RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 1 JUNIO 2007

1) Para las moléculas BF3 y CHF3 :
a) Escriba las estructuras de Lewis
b) Determine la geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones
c) Indique, justificando brevemente la respuesta, si se trata de moléculas polares
d) Indica, justificando brevemente la respuesta, si alguno de los átomos implicados en estas moléculas ha sufrido alguna hibridación, indicando en su caso cuál.

Estructura elecrónica fundamental de B: 1s2 2s2 2p1
Estructura electrónica fundamental de C: 1s2 2s2 2p2
Estructura elecrónica fundamental de F: 1s2 2s2 2p5
Estructura elecrónica fundamental de H: 1s1

a) El B tiene 3 electrones en la capa de valencia que los comparte con los electrones desapareados del F y forma 3 enlaces covalentes
El C tiene 4 electrones en la capa de valencia que los comparte y forma 3 enlaces con 3 átomos de F y 1 con 1 átomo de H, formando 4 enlaces covalentes en total
El F tiene 7 electrones en la capa de valencia y comparte 1 electrón para formar un enlace covalente
El H comparte el único electrón que posee

Las estructuras quedan:



b) Como el B se rodea de 3 pares de electrones y el C de 4 pares de electrones, las posiciones geométricas más alejadas para que la repulsión entre los pares sea menor son, respectivamente, un triángulo equilátero (para los 3 pares del B) y un tetraedro (para los 4 pares del C). Es decir:



c) El trifluoruro de boro no es polar ya que la molécula es simétrica. Aunque los enlaces son polares, la suma vectorial de los momentos dipolares es nula y, por tanto, resulta una molécula apolar en su conjunto
El CHF3 es molécula polar debido a que no es una molécula completamente simétrica ya que posee 3 enlaces con F y otro distinto con H. Los momentos dipolares de los enlaces polares no se anulan.

d) Ambos deben sufrir una hibridación

El B forman 3 enlaces covalentes y su estrucura electrónica fundamental sólo tiene un electrón desapareado. Se necesita una promoción de electrones de un orbital "s" a uno "p" (para explicar la valencia 3) y una hibridación de orbitales sp2 (para explicar la equivalencia de los 3 enlaces)
 1º la promoción de electrones:     1s2 2s2 2px1  1s2 2s1 2px1 2py1
 2º la hibridación de los 3 últimos orbitales:     1s2 3 orbitales híbridos sp2 (con 1 electrón cada uno)

El C forma 4 enlaces covalentes y su estructura electrónica fundamental sólo tiene 2 electrones en orbitales "p" desapareados. Se necesita una promoción de electrones de un orbital "s" a uno "p" (para explicar la tetravalencia del C) y una hibridación sp3 (para explicar la semejanza de los 4 enlaces)
   1º la promoción de electrones:   1s2 2s2 2px1 2py1  1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1
   2º la hibridación de los 4 últimos orbitales:     1s2 4 orbitales híbridos

RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 2 JUNIO 2007

2) Indique, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguiente afirmaciones:
a)Los compuestos iónicos en estado sólido son buenos conductores de la electricidad ya que están formados por partículas con carga eléctrica.
b)La distancia del doble enlace C=C es la mitad que la del enlace sencillo C-C, ya que un enlace doble equivale a dos sencillos.
c)En el enlace iónico las interacciones se establecen en todas las direcciones del espacio, mientras que en covalente solo hay interacciones en la línea de unión de los átomos implicados en el enlace

  1. Falso. Los compuesto iónicos en estado sólido están formados por estructuras tridimensionales compactas de iones. Como los electrones están fijos en los iones y los iones están fijos en la estructura, es imposible el movimiento de cargas, por lo que no conducen la corriente eléctrica. Si estuvieran disueltos o fundidos, es decir, con los iones pudiéndose mover libremente, si que conducirían la corriente eléctrica (corriente eléctrica con transporte de materia).

  2. Falso. El enlace doble es más energético que el sencillo y por eso habrá una menor distancia de enlace, pero no hasta el punto de disminuir a la mitad. Además en el enlace doble hay un enlace "sigma" y uno "pi" (menos energético) y el enlace sencillo es un enlace "sigma", por lo que el enlace doble no puede considerarse como equivalente a 2 sencillos (pero aunque lo fueran tampoco se reduciría la distancia a la mitad).

  3. Cierto. En el enlace iónico cada ion (de una carga) forma a su alrededor un campo eléctrico, en todas las direcciones, que atrae a iones de signo contrario; en ese sentido podemos decir que las interacciones no son direccionales. En el enlace covalente los solapamientos entre nubes electrónicas se producen en la dirección en que el solapamiento es mayor, es decir que la dirección viene condicionada por las nubes electrónicas de los orbitales que participan en el enlace; en este sentido se pueden considerar direccional



  1. RESPUESTA A PREGUNTA 1 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2007

1) Para las moléculas SiF4 y CH3Cl:
a) Escriba las estructuras de Lewis
b) Determine la geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia
c) Indique, justificando brevemente la respuesta, si se trata de moléculas polares
d ) Indique, justificando brevemente la respuesta, si alguno de los átomos implicados en estas moléculas ha sufrido alguna hibridación, indicando en su caso cual.



RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 1 SEPTIEMBRE 2007

2) Indique, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a)Como consecuencia de las fuerzas que mantienen unidos los iones, un sólido iónico presenta una resistencia a los golpes muy alta.
b) Los sólidos moleculares presentan un punto de fusión elevado debido a la fortaleza de los enlaces covalentes presentes en sus moléculas.
c) Un compuesto iónico fundido es buen conductor de la corriente eléctrica.

a) Como las estructuras iónicas con compactas, los compuestos iónico son duros (difíciles de rayar). Sin embargo, son frágiles (fáciles de romper) ya que una pequeña deformación en la estructura hace que se enfrenten iones del mismo signo que al repelerse rompen la estructura:



b) El factor fundamental que determina que tengan puntos de fusión muy elevados es que los sólidos moleculares forman estructuras muy compactas con numerosos enlaces covalentes que hay que romper para producir la fusión. El segundo factor que también interviene es la fuerza del enlace covalente que al ser elevada hace que sea difícil de romper y, por tanto, se necesita mucha energía para que los átomos se separen de la estructura.

c) Cuando se funde un compuesto iónico, los iones positivos y negativos se pueden mover más o menos libremente y entonces si que conducen la corriente eléctrica (los iones positivos irán al polo negativo donde cogerán electrones y los iones negativos irán al polo positivo donde dejaran electrones). Se trata de una conducción de la corriente eléctrica con transporte de materia (las cargas se mueven transportadas por los iones).

RESPUESTA A PREGUNTA 2 OPCION 2 SEPTIEMBRE 2007

2) Indique, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a)En las moléculas BH3 y NH3, los ángulos de enlace son iguales
b) El NaCl presenta mayor carácter iónico que el NaI
c) E n una red de un sólido metálico puede haber tantos cationes como aniones.
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