L18(J-00)

2 BACHILLERATO

ENLACE QUMICO

ENLACES1 .- La configuracin electrnica de un elemento:

a) Permite conocer cul es su situacin en el sistema peridico?

b) Indica que clase de enlaces puede formar con otros elementos?

c) Es suficiente informacin para saber si el elemento es slido, lquido o gas?

d) Sirve para conocer si el elemento es o no molecular? Justifique las respuestas.

Solucin:

a) La configuracin electrnica de un tomo es la distribucin de sus electrones en los distintos orbitales, es decir, en niveles energticos. Conociendo la c.e. de un elemento podemos ubicar este en la Tabla Peridica, ya que el sistema peridico utiliza como criterio ordenador l nmero atmico. El periodo lo indica el nmero de la ltima capa, y el grupo se deduce de los electrones de los ltimos subniveles.

b) De la c.e. de los elementos puede deducirse su capacidad para perder o ganar electrones. De forma que su situacin en la Tabla Peridica indica su electronegatividad , por la cual se puede conocer el tipo de enlace que se da entre el elemento en cuestin y otros tomos.

c) Las propiedades peridicas son nicamente: volumen atmico, radio inico, energa de ionizacin, electroafinidad y electronegatividad. Pero, la informacin para saber si un elemento es slido, liquido o gas, es decir los puntos de fusin y ebullicin no la podemos conocer a travs de la c.e.

d) La c.e. s sirve para conocer si un elemento es o no molecular, ya que esta propiedad depende, a su vez de la electronegatividad de los elementos.

ENLACE IONICO1 . Justificar a partir del modelo establecido para el enlace inico:

a) Los elevados puntos de fusin de los compuestos. b) Su dureza y fragilidad cuando se les somete a tensiones laterales. c) La conductividad de las sustancias inicas en disolucin o en estado fundido y por qu no conducen en estado slido. d) La solubilidad de los compuestos inicos.

Solucin:

Un compuesto inico est constituido por iones de signo contrario que se atraen por fuerzas electrostticas, dispuestos ordenadamente en una red cristalina tridimensional.

a) Se necesita mucha energa para romper el enlace inico porque las fuerzas elctricas entre cationes y aniones son elevadas. Esto da origen a puntos de fusin altos. Todos los compuestos inicos son slidos en condiciones ordinarias.

b) Son slidos duros debido a la fortaleza del enlace inico. Pero al mismo tiempo son frgiles al ser sometidos a tensiones laterales ya que el deslizamiento de un plano del cristal sobre otro por accin de las fuerzas exteriores hace que se enfrenten iones del mismo signo apareciendo fuerzas repulsivas que fracturan el cristal.

c) Los iones estn fijos dentro de la red, por lo que la inmovilidad de las cargas hace que los compuestos inicos, en estado slido, no sean buenos conductores de la electricidad. En cambio en disolucin o fundidos si lo son, porque los iones estn libres.

d) La mayora de los slidos inicos son solubles en disolventes polares como el agua. Las molculas de agua atraen a los iones sacndolos de sus posiciones en la red cristalina, con lo que el slido se disuelve.Slo en el caso de fuerzas inicas excesivamente elevadas, que, segn la ley de Coulomb, se dan cuando los iones son de pequeo tamao y carga elevada, el compuesto inico ser insoluble en agua.

2 .- Un tomo de un elemento A tiene 11 electrones, 11 protones y 12 neutrones, mientras que otro tomo de un elemento A tiene 17 electrones, 17 protones y 18 neutrones. Identifique a ambos elementos y:

a) Escriba la estructura electrnica y la notacin de Lewis de sus iones ms estables.

b) Proponga una configuracin para un estado excitado de dichos elementos

c) Identifique cul de los elementos es ms electronegativo y cul tienen mayor radio atmico.

d) Pueden formar enlace entre ellos? En caso afirmativo, indique de que tipo y escriba la notacin de Lewis de la especie qumica formada.

Solucin:

a) Elemento A: E = 11; Z = 11; N = 12; Z = 11 es el sodio Na

Na (Z = 11): 1s2 2s2 2p6 3s1 ( In estable Na+ ( [Na+] = 1s2 2s2 2p6Elemento A: E = 17; Z = 17; N = 18; Z = 17 es el cloro Cl

Cl (Z = 18): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ( In estable Cl( ( [Cl(] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6b) Na*: 1s2 2s2 2p5 3s2Cl*: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s1c) La electronegatividad es la capacidad que tiene un elemento de atraer un par de electrones de enlace.

El Cl es ms electronegativo que el Na ya que la carga nuclear es mayor y el tamao es menor, por lo que los electrones de enlace estarn ms atrados por los protones del Cl que por los del Na.

El Na tiene mayor radio atmico, ya que tratndose de dos elementos del mismo nivel energtico n = 3, el Na tiene menor carga nuclear Z = 11 que el Cl (Z = 17), de modo que los electrones del Cl estn ms atrados por el ncleo que los del Na, siendo as el radio atmico de ste mayor.

d) Estos dos elementos son respectivamente un metal (Na) y un no metal (Cl) por lo que pueden formar enlace inico:El Na (se ioniza perdiendo un electrn ) Na+El Cl ( se ioniza ganando un electrn ) Cl(De esta manera los dos iones se unen mediante fuerzas electrostticas dando lugar al cloruro sdico (sal inica).

3 .- a) Indicar razonadamente los nmeros cunticos que pueden tener los electrones desapareados del elemento del Sistema Peridico de nmero atmico Z = 16.

b) Dados los nmeros cunticos del ltimo electrn que completa la configuracin electrnica, en su estado fundamental, de dos elementos del Sistema Peridico, cmo puede saberse si forman enlace inico?

Solucin: a) Electrn 1: (3, 1,(1, ) ; Electrn 2: (3, 1, 1, ); b) Dos elementos del Sistema Peridico formarn entre s enlace inico si uno tiende a perder uno o dos electrones para tener completa la ltima capa (configuraciones de la forma: ns1 ns2), mientras que el otro capta uno o dos electrones par completar dicha capa (configuraciones de la forma: ns2 np5, ns2 np4). Se tendrn, as, un catin y un anin, que se unen por fuerzas electrostticas para dar un cristal inico.

4 .- Calcule la energa de red del CaCl2 a partir de los siguientes datos:

(H form.(CaCl2) = -796 KJ/mol; (H sub (Ca) = 178 KJ/mol; (H disoc (Cl2) = 244 KJ/mo1; P.I. 1(Ca) = 590 KJ/mol; P.I. 2 (Ca) = 1146 KJ/mo1; A.E.(C1) = -349 KJ/mol.

Sol.: U = 2605 KJ / molSolucin: Se recurre al ciclo de Born- Haber, modelo terico que permite calcular la energa reticular de un compuesto inico. Las etapas para la formacin de este compuesto inico son:

Se cumple, siguiendo el ciclo:

- (H formac = + (H sublim. + (H disoc. + P.I. 1 + P.I. 2 - A.E. - U

Se despeja la U (energa reticular), y se sustituyen todos los valores conocidos:

U = 796 + 178 + 244 + 590 + 1146 349 ; U = 2605 KJ / mol

5 .- Defina el concepto de energa de red y ordene los compuestos inicos NaF, KBr y MgO segn los siguientes criterios: a) Energa de red creciente.b) punto de fusin creciente.Justifique su respuesta.

Sol.: a) KBr < NaF B-C > C-C. Este ltimo enlace es el nico apolar, a partir de aqu la polaridad empieza a aumentar: C-C < N-C < O-C < F-C

b) Por la misma razn que en el apartado anterior el C ser el extremo positivo del dipolo en los enlaces N-C, O-C y F-C.

6 . Determine para las siguientes especies: dinitrgeno, amonaco e in nitrato:

a) Sus estructuras de Lewis.

b) El tipo de hibridacin de su tomo central.

c) Su geometra molecular.

d) Si alguna de ellas presenta resonancia.

Solucin:

Como el elemento comn a todas ellas es el nitrgeno, se escribe su configuracin electrnica:

N (Z = 7): 1s2 2s2p3Dinitrgeno: N2Son dos tomos de nitrgeno unidos por enlace covalente triple:

a) : N ( N :

b) No hay hidridacin de orbitales atmicos.

c) La geometra es lineal.

d) No presenta estructuras resonantes.

Amonaco: NH3Es la unin de un tomo de nitrgeno a tres de hidrgeno por medio de enlaces covalentes sencillos:

a)

b) El tomo de nitrgeno presenta hibridacin sp3.

c) La geometra de la molcula de amonaco no es la correspondiente a la hibridacin sp3 : un tetraedro regular, sino que es piramidal, debido a las repulsiones provocadas por el par de electrones sin compartir del nitrgeno.

d) No presenta resonancia.

In nitrato: NO3-a)

b) El tomo de nitrgeno, presenta hibridacin sp2.

c) Su geometra es trigonal plana.

d) Existen tres formas resonantes, para as poder justificar que los tres enlaces N O son idnticos, siendo tambin las mismas las distancias de enlace. Es decir, los tres enlaces del in, seran intermedios entre uno sencillo y uno doble.

7 . Para las siguientes molculas: NH3 , BeH2 , CH3Cl y SO2 indicar, razonando siempre la respuesta:

a) Estructura electrnica de Lewis.

b) Hibridacin del tomo central.

c) Geometra.

d) Polaridad.

Solucin.

b) La hibridacin es el fenmeno mediante el cual un tomo procede a la combinacin interna de sus orbitales, dando lugar a otros nuevos, de modo que en los enlaces se favorezca el mximo solapamiento y se minimice la energa. Las molculas presentan las siguientes hibridaciones:

NH3 ( hibridacin sp3BeH2 ( hibridacin sp

CH3Cl ( hibridacin sp3SO2 ( hibridacin sp2c) La geometra depender de la hibridacin y de los pares de electrones no enlazantes:

NH3 : pirmidal

BeH2 : lineal

CH3Cl : tetradrica

SO2 : angular

d) La molcula de NH3 es polar debido a la diferencia de electronegatividad entre el tomo de N y los tomos de H. Los momentos dipolares no se compensan debido a que la molcula no es simtrica.

En la molcula de BeH2 los momentos dipolares se compensan porque es una molcula lineal, y al haber dos momentos iguales y de sentido contrario se anulan. Por tanto, es una molcula apolar.

La molculas de CH3Cl es polar ya que el Cl es un tomo muy electronegativo que tiende a atraer hacia si el par de electrones compartido con el C. Asimismo, el C atrae hacia si los pares de electrones compartidos con tomos de hidrgeno.

El hecho de que la molcula de SO2 sea polar es debido a que los enlaces S-O no estn situados en lnea recta, sino que forman un ngulo, por lo que ambos dipolos no se compensan.

8 .- Determine para los aniones nitrito y nitrato:

a) Las posibles estructuras de Lewis.

b) El tipo de hibridacin que presenta el tomo central, y la geometra de la molcula.

c) El estado de oxidacin del tomo central.

d) La frmula y el nombre de los cidos de procedencia. Justifique cualitativamente la fuerza cida de la disolucin acuosa de cada una de estas sustancias .

Solucin:

a) In nitrito NO2(

In nitrato NO3(

b) En ambos casos, el tomo central presenta hibridacin sp2.

En cuanto a la geometra:

- El in nitrito presenta una geometra angular (( = 120)

- El in nitrato tiene geometra trigonal.

c) In nitrito: el estado de oxidacin del N es +3.

In nitrato: el estado de oxidacin del N es +5.

d) El in nitrito procede del cido nitroso: HNO2 (cido dbil).

El in nitrato procede del cido ntrico: HNO3 (cido fuerte).

El cido ms fuerte de los dos es el HNO3 porque es el que tiene una mayor tendencia a ceder H+ en disolucin acuosa. En general, podemos afirmar que un oxcido ser mas fuerte cuanto mayor es el nmero de oxidacin del no metal, en este caso del N.

9 .- Dadas las siguientes sustancias: CS2 (lineal), HCN (lineal), NH3 (piramidal) y H2O (angular).

a) Escriba sus estructuras de Lewis.

b) Justifique su polaridad.

Solucin:

a) Estructura de Lewis:

CS2

[C] = 1s2 2s2 2p2; tiene 4 electrones de valencia.

[S] = 1s2 2s22p6 3s2 3p4; tiene 6 electrones de valencia.

S = C = S

HCN

[H] = 1s1; tiene 1 electrn de valencia.

[C] = 1s2 2s2 2p2; tiene 4 electrones de valencia.

[N] = 1s2 2s2 2p3; tiene 5 electrones de valencia.

H C ( N

NH3

[N] = 1s2 2s2 2p3; tiene 5 electrones de valencia.

[H] = 1s1; tiene 1 electrn de valencia.

H2O

[H] = 1s1; tiene 1 electrn de valencia.

[O] = 1s2 2s2 2p4 tiene 6 electrones de valencia.

b) La polaridad de una molcula depende de dos factores:

1. La electronegatividad de los tomos que forman cada enlace. Si sta es distinta el par de electrones de enlace estar desplazado hacia el elemento ms electronegativo, resultando un enlace polar.

2. La geometra de la molcula, que puede anular los momentos dipolares de enlace y dar lugar a una molcula apolar.

S = C = S

Hay dos momentos dipolares de enlace de igual mdulo y sentido contrario, ya que los enlaces son iguales, como la geometra es lineal, estos momentos dipolares se anulan y resulta una molcula apolar.

H C ( N

Hay dos momentos dipolares de enlace, pero son distintos ya que los enlaces tambin lo son. Como la estructura es lineal la molcula es polar.

Hay tres momentos dipolares de enlace de igual mdulo porque los enlaces son iguales, pero las direcciones son distintas, como la estructura es piramidal, estos momentos dipolares se suman dando una molcula polar

Hay dos momentos dipolares de enlace iguales en mdulo pero no en direccin ya que la molcula es angular, por lo que resulta polar.

10 .- a) Por qu el H2 y el I2 no son solubles en agua y el HI s lo es?

b) Por qu la molcula BF3 es apolar, aunque sus enlaces estn polarizados?

Solucin:

a) Las tres molculas dadas son compuestos covalentes, pero mientras que el H2 y el I2, son molculas formadas por dos tomos idnticos, es decir, con la misma electronegatividad, y por tanto, apolares; en el caso del HI, los dos tomos de la molcula presentan diferente electronegatividad, siendo al molcula un dipolo.

La molcula de agua es un dipolo, luego en ella se podrn disolver todas aquellas sustancias polares, de modo que los H positivos se orienten alrededor de la parte negativa de la molcula, y los o negativos, alrededor de la parte positiva; como ocurre en el caso del HI, con un H con la densidad de carga positiva, y un I con la negativa.

b) En la molcula de BF3, tenemos un tomo de B unido a tres de F, la distribucin ms estable sera con las uniones B F, hacia los vrtices de un tringulo equiltero, en cuyo centro se hallara el tomo de B, que no posee electrones libres; como el F s presenta pares de electrones sin compartir, se van a producir repulsiones entre ellos, provocando que los tomos de F se encuentren lo ms alejados posible.

La geometra de la molcula ser la que haga mnimas estas repulsiones, es decir, trigonal plana, con ngulos de enlace de 120.

Como la molcula presenta una geometra regular, la suma vectorial de los momentos dipolares es nula, lo que indica que la molcula es apolar.

11 .- Ponga un ejemplo de una molcula que contenga: a) un carbono con hibridacin sp; b) un carbono con hibridacin sp2; c) un carbono con hibridacin sp3; d) un nitrgeno con hibridacin sp3. Razone todas las respuestas.

Solucin:

El fenmeno de la hibridacin consiste en la combinacin lineal de orbitales atmicos de una especie, para dar lugar a tantos orbitales hbridos como atmicos de partida, todos con la misma energa y forma, pero con distinta orientacin espacial.

a) El carbono presenta hibridacin sp en los compuestos en los que se une a otro tomo por enlace covalente triple, como en el etino o acetileno: HC ( CH.

Lo primero es referirnos a la configuracin electrnica del C, para despus escribirlo en forma hibridada: C (Z = 6): 1s22s22p2La hibridacin sp implica la combinacin lineal de un orbital 2s con un orbital 2p, dando 2 orbitales hbridos sp, que forman un ngulo de 180, quedando 2 orbitales 2p sin hibridar, situados perpendicularmente al plano de los orbitales sp, y tambin formando entre s 90.

Al enlazarse 2 tomos de C, habr un enlace ( (frontal) entre orbitales hbridos sp de los 2 C, pero adems, hay dos enlace tipo ( (lateral y ms dbil) entre los orbitales 2p sin hibridar de ambos C: en total, un triple enlace.b) El carbono presenta hibridacin sp2 en los compuestos en los que se une a otro tomo de carbono por enlace doble, por ejemplo el eteno: CH2 = CH2La hibridacin sp2 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 2 orbitales 2p, dando 3 orbitales hbridos sp2 dirigidos hacia los vrtices de un tringulo equiltero; pero queda un orbital 2p sin hibridar, perpendicular al plano del tringulo.

Al enlazarse 2 tomos de C, habr un enlace ( (frontal) entre orbitales hbridos sp2 de los 2

C, pero adems, otro enlace tipo ( (lateral y ms dbil) entre los orbitales 2p sin hibridar de

ambos C:

c) El carbono del metano presenta hibridacin sp3, de manera que presenta 4 enlaces C H que son sencillos:

La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular.

Al enlazarse 4 tomos de H, habr 4 enlaces ( (frontales) entre orbitales hbridos enlazantes sp3 del C y los orbitales 1s de los H, de modo que el ngulo de hibridacin es el terico de un tetraedro (104,9)

d) El nitrgeno del amoniaco presenta hibridacin sp3, de manera que presenta 3 enlaces entre N H que son sencillos:

Lo primero es hacer la configuracin electrnica del N, e hibridarlo: N (Z = 7): 1s22s22p3La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular.

Al enlazarse 3 tomos de H, habr 3 enlaces ( (frontales) entre orbitales hbridos enlazantes sp3 del N y los orbitales 1s de los H, mientras que el otro orbital hbrido no enlazante (con un par de electrones) crea ciertas repulsiones electrnicas y hace que el ngulo de hibridacin se deforme levemente y no sea exactamente el terico de un tetraedro (104,9) sino que forme una geometra de pirmide trigonal.

12 .- La configuracin electrnica de la capa de valencia de un elemento en estado fundamental es 4s2 4p5.

a) Indicar su nmero atmico as como el grupo y periodo a los que pertenece, justificando las respuestas.

b) En combinacin con el fsforo, este elemento forma un compuesto de frmula PX3. Justificar la geometra de esta molcula.

Datos: nmero atmico del fsforo: 15

Solucin: a) La configuracin completa ser: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5Es un elemento de Z = 35, que pertenece al perodo 4 (es la capa de valencia) y al grupo de los halgenos (grupo 17), pues posee en la ltima capa 7 electrones.

b) La configuracin de P ser: Z = 15: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3Se formarn tres enlaces covalentes entre los tres electrones desapareados del P y tres tomos de X, como en el tomo central queda un par de electrones solitario, se distorsiona la estructura terica de un tetraedro, adquiriendo la geometra de pirmide trigonal.

13 .- Considere las siguientes molculas CCl4, F2O y NCl3. Responda razonablemente a las siguientes cuestiones:

a) Dibuje su estructura de Lewis.

b) Describa su forma geomtrica.

c) Clasifique las molculas anteriores como polares o apolares.

Solucin:

a)

b) Cada molcula adoptar la geometra que haga mnimas las repulsiones entre pares de electrones:

CCl4: geometra tetradrica. F2O: geometra angular. NCl3: geometra piramidal.

c) CCl4 : El cloro es ms electronegativo que el carbono, luego atraer ms fuertemente hacia s el par de electrones del enlace, de forma que cada enlace C Cl estar polarizado. Se pueden dibujar los vectores momento dipolar de cada enlace C Cl, y se observa que su suma es nula, pues la molcula presenta geometra regular.

F2O: los enlaces son polares, el momento dipolar va del O al F. Adems, el O posee 2 pares de electrones solitarios, luego la molcula ser polar.

NCl3: Los enlaces N Cl son polares, estando el vector momento dipolar dirigido de Cl a N, al ser el flor ms electronegativo. Adems, el par de electrones libre del tomo de N, hace que exista un vector momento dipolar no nulo

14 .- De acuerdo con la teora de la hibridacin de orbitales, predecir la geometra de las molculas BeH2, BCl3 y CH4.Solucin: La hibridacin de orbitales atmicos consiste en la combinacin lineal de los orbitales atmicos de un mismo elemento para dar el mismo nmero de orbitales hbridos que los atmicos de partida, con la misma energa y forma entre s, pero con distinta orientacin en el espacio:

1) CH4

El carbono presenta hibridacin sp3 en los compuestos en los que se une a otro tomo de carbono por enlace sencillo, o en el metano, donde los 4 enlaces C H son sencillos:

Lo primero es hacer la configuracin electrnica del C, e hibridarlo:

C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2En estado fundamental, tiene desapareados 2 electrones en los orbitales 2p, pero promocionando un electrn del orbital 2s al 2p desocupado que posee, consigue desaparear 4 electrones, y por tanto, formar 4 enlaces covalentes. Estos orbitales 2s y 2p se hibridan (se combinan linealmente entre s), para dar 4 orbitales hbridos de igual forma y energa, pero con diferente orientacin espacial. La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular. Al enlazarse 4 tomos de H, habr 4 enlaces s (frontales) entre orbitales hbridos sp3 del C y los orbitales 1s de los H:

Es una molcula tetradrica, en la que hay 4 enlaces covalentes sencillos por comparticin de un par de electrones entre el orbital 1s de H y el orbital hbrido sp3 del C:

2) BCl3B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1Se promociona un electrn del orbital 2s al 2p, para que existan 2 electrones desapareados: La hibridacin sp2 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 2 orbitales 2p, dando 3 orbitales hbridos sp2 , dirigidos hacia los vrtices de un tringulo equiltero. La geometra de la molcula ser la que haga mnimas estas repulsiones, es decir, trigonal plana, con ngulos de enlace de 120.

3) BeH2Be (Z = 4): 1s2 2s2Se promociona un electrn del orbital 2s al 2p, para que existan 2 electrones desapareados: La hibridacin sp implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 1 orbital 2p, dando 2 orbitales hbridos sp , formando un ngulo de 180. A cada orbital hbridos, se le unir el orbital 1s del hidrgeno.

15 .- a) Representar las estructuras de Lewis para las siguientes molculas en estado gaseoso, indicando el nmero de pares enlazantes y no enlazantes (libres) en el entorno de cada tomo central: H2O, BeCl2, BCl3, NH3.

b) Razonar qu molculas se puede n considerar como excepciones a la regla del octeto.

c) Dibujar la geometra de cada molcula.

Datos: Nmeros atmicos: Cl = 17, Be = 4, B = 5, C = 6, N = 7, O = 8, H = 1

Solucin: a) La estructura de Lewis da una idea del enlace covalente entre tomos para constituir diferentes molculas.Es necesario hacer las configuraciones electrnicas de los elementos implicados, y as determinar los electrones de su ltima capa, o electrones de valencia:

1) H2O

H (Z = 1): 1s1O (Z = 8): 1s2 2s2 2p41 electrn de valencia para el H y 6 para el O (tomo central).

Hay 2 pares de electrones enlazantes y 2 no- enlazantes (en torno al O)

2) BeCl2Be (Z = 4): 1s2 2s2Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p57 electrones de valencia para el Cl y 2 para el Be (tomo central).

Hay 2 pares de electrones enlazantes.

3) BCl3B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p57 electrones de valencia para el Cl y 3 para el B (tomo central).

Hay 3 pares de electrones enlazantes.

4) NH3N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3H (Z = 1): 1s11 electrn de valencia para el H y 5 para el N (tomo central).

Hay 3 pares de electrones enlazantes y 1 no- enlazante (en torno al N)

b) Sern excepciones a la regla de octeto las molculas cuyo tomo central tenga ms o menos de los 8 electrones que poseen los gases nobles en su ltima capa. En este caso: BeCl2, pues el tomo de Be posee tan solo 4 electrones, ser un octeto incompleto. BCl3 , pues el tomo de B posee tan solo 6 electrones, ser un octeto incompleto.

c)

16 .- Desarrolle la geometra de las molculas de BF3, NH3 y CH4. Comente las diferencias, si las hay, justificando sus afirmaciones.

Solucin: En la molcula de BF3, tenemos un tomo de B unido a tres de F, la distribucin ms estable sera con las uniones B F, hacia los vrtices de un tringulo equiltero, en cuyo centro se hallara el tomo de B, que no posee electrones libres; como el F s presenta pares de electrones sin compartir, se van a producir repulsiones entre ellos, provocando que los tomos de F se encuentren lo ms alejados posible. La geometra de la molcula ser la que haga mnimas estas repulsiones, es decir, trigonal plana, con ngulos de enlace de 120. Vemos las configuraciones electrnicas del B y el F, y la estructura del BF3:B ( Z = 5 ): 1s2 2s2 2p1F ( Z = 9 ): 1s2 2s2 2p5Lo primero es hacer la configuracin electrnica del C:

C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2El metano es una molcula formada por un tomo central (el C) y 4 perifricos, luego la geometra que le corresponde ser la de un tetraedro regular: Es una molcula tetradrica, en la que hay 4 enlaces covalentes sencillos por comparticin de un par de electrones entre el orbital H y el C.

Para el caso del amonaco:

N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3Es una molcula con un tomo central y 3 perifricos, pero como el central posee un par de electrones solitarios, hay repulsiones importantes que deforman la estructura terica trigonal plana, par dar una pirmide trigonal:

17 .- a) Describa las caractersticas del enlace en las molculas cloruro de hidrgeno y yoduro de hidrgeno.

b) Compare razonadamente la polaridad de ambas.

c) Seale cul de ellas tendr carcter ms cido en estado gaseoso, segn la teora de Brnsted.

Solucin: a) En ambas molculas, se tiene unido un halgeno a un tomo de hidrgeno:

- los halgenos tienen 7 electrones en su ltima capa.

- el hidrgeno presenta un nico electrn en el orbital 1s.

Al ser ambos dos no metales, se unirn por medio de un enlace covalente, es decir, por comparticin de un par de electrones, de modo que las dos especies completen su capa de valencia.

b) Se trata de un enlace fuerte, entre dos tomos de diferente electronegatividad, luego las dos molculas resultantes sern polares; pero como en un grupo la electronegatividad disminuye hacia abajo, es ms polar el Cl que el I, luego habr ms polaridad en el enlace H - Cl que en el H - I.

c) Segn Brnsted, un cido es la especie que en disolucin acuosa tiende a ceder protones. Luego la especie que los ceda con ms facilidad, ser la de mayor carcter cido. A medida que aumenta el tamao del anin (el halogenuro), el protn est menos retenido por l, luego le es ms fcil perderlo, y el cido es ms fuerte. En los grupos, al bajar, aumenta el radio atmico, luego el in yoduro ser mayor que el cloruro; por lo que en el HI ser ms sencillo ceder el protn que en el HCl; siendo ms fuete el HI.

18 .- Responder razonadamente las siguientes cuestiones:

a) A partir de la estructura de Lewis de las molculas BCl3 y NCl3, predecir su geometra e indicar si estas molculas son o no polares.

b) Cul es el origen de la polaridad de los enlaces covalentes?. Ordena los siguientes enlaces por orden de polaridad creciente: C-O, C-F, C-C y C-N

Solucin: a) La estructura de Lewis da una idea del enlace covalente entre tomos para constituir diferentes molculas. Es necesario hacer las configuraciones electrnicas de los elementos implicados, y as determinar los electrones de su ltima capa, o electrones de valencia:BCl3B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p57 electrones de valencia para el Cl y 3 para el B (tomo central).

Hay 3 pares de electrones enlazantes.NCl3N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p57 electrones de valencia para el H y 5 para el N (tomo central).

Hay 3 pares de electrones enlazantes y 1 no- enlazante (en torno al N)

Cada molcula adoptar la geometra que haga mnimas las repulsiones entre pares de electrones:BCl3 : geometra trigonal plana. El Cl es ms electronegativo que el B, luego atrae algo ms el par de electrones del enlace; por lo que cada enlace B Cl, es polar, estando los momentos dipolares dirigidos hacia el Cl. Sin embargo, como la molcula presenta una geometra regular, la suma vectorial de los momentos dipolares es nula, lo que indica que la molcula es apolar.

NCl3: geometra piramidal. Los enlaces N Cl son polares, estando el vector momento dipolar dirigido de Cl a N, al ser el nitrgeno ms electronegativo. Adems, el par de electrones libre del tomo de N, hace que exista un vector momento dipolar no nulo

b) La polaridad en cada enlace covalente depende de la diferencia de electronegatividad entre los dos tomos que comparten electrones; as. Si la molcula es homonuclear (formada por tomos iguales) su polaridad ser nula; mientras que a mayor diferencia de electronegatividad entre las especies implicadas, mayor polaridad. Para los enlaces dados:

C - C : apolar.

Electronegatividad en un perodo: aumenta hacia la derecha.

N < O < F

Luego la diferencia de electronegatividad con el C aumentar:

C - N < C - O < C - F

Y la polaridad crecer:

C - C < C - N < C - O < C- F

19 .- Deducir razonadamente la forma geomtrica, el tipo de hibridacin y la polaridad de las siguientes molculas: BeCl2, NF3 y CH4.

Solucin: La hibridacin de orbitales atmicos consiste en la combinacin lineal de los orbitales atmicos de un mismo elemento para dar el mismo nmero de orbitales hbridos que los atmicos de partida, con la misma energa y forma entre s, pero con distinta orientacin en el espacio:

1) CH4

Lo primero es hacer la configuracin electrnica del C, e hibridarlo:

C (Z = 6): 1s22s22p2El carbono presenta hibridacin sp3 en los compuestos en los que se une a otro tomo de carbono por enlace sencillo, o en el metano, donde los 4 enlaces C H son sencillos:

En estado fundamental, tiene desapareados 2 electrones en los orbitales 2p, pero promocionando un electrn del orbital 2s al 2p desocupado que posee, consigue desaparear 4 electrones, y por tanto, formar 4 enlaces covalentes.

Estos orbitales 2s y 2p se hibridan (se combinan linealmente entre s), para dar 4 orbitales hbridos de igual forma y energa, pero con diferente orientacin espacial. La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular. 2s 2p 4 orbitales sp3Al enlazarse 4 tomos de H, habr 4 enlaces s (frontales) entre orbitales hbridos sp3 del C y

los orbitales 1s de los H:

Es una molcula tetradrica, en la que hay 4 enlaces covalentes sencillos por comparticin de un par de electrones entre el orbital 1s de H y el orbital hbrido sp3 del C:

El carbono es ms electronegativo que el hidrgeno, luego atraer ms fuertemente hacia s el par de electrones del enlace, de forma que cada enlace C H estar polarizado.

Se pueden dibujar los vectores momento dipolar de cada enlace C H, y se observa que su suma es nula, pues la molcula presenta geometra regular.

Es una molcula apolar.

2) NF3N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular. Como en uno de los orbitales hbridos queda un par de electrones solitarios, la geometra "se deforma" y es una molcula pirmide trigonal.Los enlaces N F son polares, estando el vector momento dipolar dirigido de N a F, al ser el flor ms electronegativo. Adems, el par de electrones libre del tomo de N, hace que exista un vector momento dipolar no nulo.

3) BeCl2Be (Z = 4): 1s2 2s2Se promociona un electrn del orbital 2s al 2p, para que existan 2 electrones desapareados: La hibridacin sp implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 1 orbital 2p, dando 2 orbitales hbridos sp, formando un ngulo de 180. Los enlaces BeCl son polares, estando el vector momento dipolar dirigido de Be a Cl, al ser el cloro ms electronegativo. Se anulan, luego la molcula ser apolar:

20 .- Indicar la geometra, justificando su polaridad o no, de las especies: SO2, C2H4, SiF4, SF6 y SH2.

Solucin: SO2Molcula con un tomo central (O) y dos perifricos (S), geometra angular por las repulsiones que originan los 2 pares solitarios del O.

C2H4Molcula de eteno, en la que cada tomo de carbono experimenta una hibridacin sp2, de forma que puedan existir dos enlaces: uno sigma o frontal entre orbitales hbrido, y otro pi o lateral entre los orbitales 2p no hibridados de cada C. La geometra de cada C hibridado es trigonal plana.

SiF4Presenta un tomo central de Si (sin pares de electrones libres) y alrededor 4 de F, para que las repulsiones sean mnimas, la geometra ser tetradrica.

SF6Presenta un tomo central de S (sin pares de electrones libres) y alrededor 6 de F, para que las repulsiones sean mnimas, la geometra ser octadrica.

SH2Molcula con un tomo central (O) y dos perifricos (S), geometra angular por las repulsiones que originan los 2 pares solitarios del O. Molculas polares (con momento dipolar total no nulo):

- aqullas con tomo central que contenga uno o ms pares de electrones solitarios; en este caso: SO2 y SH2- aqullas en las que la suma de los momentos dipolares parciales no sea 0, por estar el tomo central desigualmente rodeado; en este caso no hay con estas caractersticas.

Molculas apolares (con momento dipolar total nulo):

- aqullas con tomo central que no contenga uno o ms pares de electrones solitarios y en las el tomo central igualmente rodeado; en este caso: C2H4, SiF4, SF621 .- Explicar las siguientes observaciones utilizando las diferentes teoras de enlace qumico:

a) La longitud de enlace entre carbonos en el C2H4 es 0,134 nm, mientras que en el C2H6 es 0,154 nm.

b) El NH3 es una molcula piramidal, pero el BH3 es plana.

c) El cloro molecular es un gas a temperatura ambiente, mientras que el bromo es un lquido.

d) La temperatura de ebullicin del H2O es 373 K, mientras que la del H2S es 212 K.

Datos: Nmeros atmicos: B = 5; C = 6; N = 7; O = 8; H = 1; Cl = 17; Br = 35

Solucin: a) La diferencia en la longitud de enlace de los compuestos dados est en que el primero corresponde al eteno, y el enlace C = C es un enlace doble; mientras que en el segundo, el etano, el enlace C- C es sencillo. La teora que explicara esto sera la de hibridacin de orbitales atmicos: En un alcano (etano), el carbono experimenta hibridacin sp3, luego, los enlaces C- C se producen entre orbitales de esta naturaleza, de modo frontal, son enlaces sigma. Sin embargo, en los alquenos (eteno), los carbonos sufren hibridacin sp2, quedando en cada C un orbital 2p, perpendicular al plano de la hibridacin. Adems del enlace frontal (sigma) entre orbitales hbridos, se produce una interaccin lateral entre los orbitales 2p no hibridados, dando lugar a un solapamiento o enlace pi, ms dbil.

b) BH3B (Z = 5): 1s2 2s2 2p1Se promociona un electrn del orbital 2s al 2p, para que existan 2 electrones desapareados: La hibridacin sp2 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 2 orbitales 2p, dando 3 orbitales hbridos sp2 , dirigidos hacia los vrtices de un tringulo equiltero. La geometra de la molcula ser la que haga mnimas estas repulsiones, es decir, trigonal plana, con ngulos de enlace de 120.

2) NH3N (Z = 7): 1s2 2s2 2p3La hibridacin sp3 implica la combinacin lineal de un orbital 2s con 3 orbitales 2p, dando 4 orbitales hbridos sp3 , dirigidos hacia los vrtices de un tetraedro regular. Como en uno de los orbitales hbridos queda un par de electrones solitarios, la geometra "se deforma" y es una molcula pirmide trigonal.

c) Ambas son molculas diatmicas, en las que se comparte un par de electrones, y homonucleares (luego apolares); por ello, entre unas molculas y otras las fuerzas intermoleculares son las de menor intensidad que existen: las fuerzas de Van der Waals ente dipolos inducidos, o fuerzas de London. A pesar de su debilidad, crecen al aumentar la masa molecular de la sustancia; por lo que al ser mayores en el bromo (de masa molecular superior al cloro), hacen que a temperatura ambiente sea un lquido, mientras que el cloro es gaseoso.

d) El agua H2O, es un compuesto formado por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno, unidos por enlace covalente sencillo. Por la gran diferencia de electronegatividad entre sus 2 tomos, las molculas se asocian entre s por enlaces de hidrgeno, que dentro de la fuerzas intermoleculares, son las de mayor fortaleza. En el agua, son estos enlaces de hidrgeno, fuertes, los que deberan ser rotos para evaporar el agua. Sin embargo, en el sulfuro de hidrgeno, la diferencia de electronegatividad es mucho menor, y las fuerzas intermoleculares son de naturaleza mucho ms dbil, son fuerzas de Van der Waals. Hace falta mucha menor energa para romperlas, luego es menor el P.E.

22 .- Para el elemento qumico que se ubica dentro del sistema peridico en el grupo 16 (o VI-A) y en el tercer periodo indique: a) la estructura electrnica en su estado fundamental, b) el nmero de electrones de valencia que poseer, c) el tipo de enlace (inico, covalente, etc.) que formar cuando se enlace con el oxgeno, d) formula las sustancias que se obtienen cuando este elemento se combina con oxigeno y resalta alguna propiedad destacada de las mismas.Solucin: A. 1s22s22p63s23p4, es el azfre (S)

B. Tiene 6 electrones de valencia (3s23p4).

C. El oxgeno es un no metal del mismo grupo que el elemento que indica la cuestin. Dos no metales comparten sus electrones de valencia formando un enlace covalente.

D. El SO2 es un gas incoloro, irritante y muy soluble en agua formando cido sulfuroso:SO2 + H2O ( H2SO3

Se utiliza industrialmente como blanqueador del papel y en enologa como antisptico para detener la fermentacin del mostoEl SO3, a temperatura ambiente, es un slido cuya principal aplicacin es su utilizacin como producto intermedio en la fabricacin de cido sulfrico.

SO3 + H2O ( H2SO4

Precisamente esta reaccin es la responsable de la generacin de lluvia cida a partir de las emisiones de xidos de azufre industriales y cuyo principal efecto es la deforestacin y precipitacin de metales pesados en los ros.

23 LA(J-04).- Para la molcula NF3: a) Represente la estructura de Lewis. b) Prediga la geometra de esta molcula segn la Teora de Repulsin de Pares de Electrones de la Capa de Valencia. c) Justifique si la molcula de NF3 es polar o apolar.Solucin:

b) La teora del a Repulsin de los Pares de Electrones de Valencia, dice que tanto los pares de electrones solitarios, como los que forman el enlace, se sitan tan lejos como sea posible.

Los pares de electrones se repelen ye l orden creciente de esta repulsin es:par compartido-par compartido < par compartido-par solitario < par solitario-par solitario

La disposicin de los cuatro pares de electrones que rodean al nitrgeno es tetradrica, pero la molcula presenta una geometra piramidal trigonal, con ngulos de enlace menores de 109 debido a la repulsin que ejerce el par solitario.

c) La molcula presenta un momento dipolar total, por lo que es polar

24 .- Considere las siguientes molculas: H2O, HF, H2, CH4 y NH3. Conteste justificadamente a cada una de las siguientes cuestiones:

a) Cul o cules son polares?

b) Cul presenta el enlace con mayor contribucin inica?

c) Cul presenta el enlace con mayor contribucin covalente?

d) Cul o cules pueden presentar enlace de hidrgeno?

Solucin

a) Los compuestos polares tienen un momento polar resultante de todos los momentos polares de enlace apuntando siempre hacia el elemento ms electronegativo.

El agua tiene geometra angular con un ngulo de enlace algo menor de 109,5. Existe enlace polar en los enlaces O(H.El fluoruro de hidrgeno tiene carcter polar debido a la alta electronegatividad del fluor.El hidrgeno molecular no es polar debido a que la diferencia de electronegatividades es nula.El metano es apolar ya que los momentos polares se compensan debido a la geometra de la molcula.El amoniaco es polar ya que los momentos polares de los enlaces N(H no se compensan debido a la geometra piramidal. Adems posee un par de electrones no enlazantes.b) El enlace con mayor contribucin inica es el de la molcula HF, ya que la diferencia de electronegatividad entre ambos tomos es muy alta lo que produce una distribucin de carga desigual sobre el enlace.

+ H-F - c) El enlace con mayor contribucin covalente es el de la molcula de H2, ya que al ser los dos tomos iguales es un enlace covalente puro (comparten por igual el par de electrones del enlace).

d) Este tipo de enlace se da en el caso de que uno de los tomos es pequeo y muy electronegativo y el otro tomo es el hidrgeno

Presentan puentes de hidrgeno, el H2O, NH3 y el HF ya que:

- Los tomos de hidrgenos estn unidos a tomos muy electronegativos (lo que polariza el enlace y hace que el hidrgeno tenga una fraccin de carga positiva y el oxgeno el nitrgeno y el fluor negativa)

- El fluor y el oxgeno son tomos pequeos, lo que permite que se aproximen mucho las molculas establecindose una interaccin electrosttica entre ellas.

25 .- a) Escriba las estructuras de Lewis para las molculas SiCl4 y PCl3. b) Describa la geometra de estas molculas. c) Explique si son polares o no.Solucin:

26 .- Dados los siguientes compuestos: H2S, BCl3 y N2.

a) Escriba sus estructuras de Lewis.

b) Deduzca la geometra de cada molcula por el mtodo RPECV o a partir de la hibridacin.

c) Deduzca cules de las molculas son polares y cules no polares.

d) Indique razonadamente la especie que tendr un menor punto de fusin.

Solucin.:

a)

b) H2S: 2 tomos unidos al tomo central y dos pares sin compartir (hibridacin sp3). Molcula angular, ngulos algo menores de 109.

BCl3: 3 tomos unidos al tomo central y ningn par sin compartir (hibridacin sp2). Molcula plana triangular, ngulos de 120.

N2: 2 tomos unidos (hibridacin sp). Molcula lineal.

c) N2 y BCl3 son apolares. Enlaces apolares para N2 y geometra triangular plana para BCl3 en la que se anulan los dipolos de enlace por su geometra; H2S es polar por tener enlaces polares y no ser lineal.

d) N2 < BCl3 < H2S

El N2 y el BCl3 presentan fuerzas intermoleculares dbiles, tipo London (dipolo instantneo-dipolo inducido). Estas fuerzas son menores para N2 por ser menor su masa molecular. En el H2S las fuerzas intermoleculares son dipolo permanente, que es ms fuerte.

27 .- Dadas las siguientes sustancias: CO2, CF4, H2CO y HF:

a) Escriba las estructuras de Lewis de sus molculas.

b) Explique sus geometras por la teora de Repulsin de Pares de Electrones de Valencia o por la Teora de Hibridacin.

c) Justifique cules de estas molculas tienen momento bipolar distinto de cero.

d) Justifique cules de estas sustancias presentan enlace de hidrgeno.

Datos. Nmeros atmicos (Z): H = 1; C = 6; O = 8; F = 9

Solucina)b) CO2 Geometra lineal. La disposicin en la que los dos grupos de electrones alrededor del C tienen menor repulsin.

Por hibridacin: el carbono tiene hibridacin sp y sus orbitales hbridos sp se orientan formando entre si un ngulo de 180

H2CO Geometra trigonal plana. El carbono est rodeado de tres grupos de electrones. La disposicin en la que estos tienen menor repulsin es la trigonal plana.

Por hibridacin: En esta molcula el carbono tiene hibridacin sp2 y sus orbitales hbridos sp2 se orientan formando entre si un ngulo de 120.

CF4 Geometra tetradrica. El carbono est rodeado de cuatro grupos de electrones. La disposicin en la que tienen menor repulsin es la tetradrica.

Por hibridacin: En esta molcula el carbono tiene hibridacin sp3 y sus orbitales hbridos sp3 se orientan formando entre si un ngulo de 109.

HF Geometra lineal. La nica posible en una molcula biatmica.

c) Las molculas H2CO y HF son polares. La diferencia de electronegatividad de los tomos crea enlaces polares, cuya resultante no se anula por la geometra de la molcula.

Las molculas CO2 y CF4 tienen momento bipolar cero. La geometra de estas molculas hace que los momentos de enlace existentes se anulen entre si dando una resultante nula.

d) La nica sustancia que presenta enlace de hidrgeno es el HF. El hidrgeno est unido a un tomo muy electronegativo, el flor, y es atrado por el tomo de flor de una molcula vecina

28 .- Considerando las molculas H2CO (metanal) y Br2O (xido de dibromo):

a) Represente su estructura de Lewis.

b) Justifique su geometra molecular.

c) Razone si cada una de estas molculas tienen o no momento bipolar.

Datos. Nmeros atmicos: C (Z = 6); O (Z = 8); H (Z = 1); Br (Z = 35)

Solucina) La estructura de Lewis del metanal H2CO, es

el carbono, con cuatro electrones de valencia, comparte dos con los hidrgenos y otros dos con el oxgeno, con lo cual los tres elementos alcanza el octeto.

La del xido de dibromo

El oxgeno con seis electrones de valencia comparte uno con cada bromo de forma que ambos alcanzan el octeto.

b) En el metanal, H2CO, El tomo central, C, tiene tres pares enlazantes (el doble enlace se cuenta como uno) en consecuencia la disposicin en la que estos tienen menor repulsin es la trigonal plana con ngulos de enlace de 120.Desde el punto de vista de la teora del enlace de valencia, en esta molcula el carbono tiene hibridacin sp2 y sus orbitales hbridos sp2 se orientan formando entre si un ngulo de 120.

En el xido de dibromo, Br2O, el tomo central, O, tiene cuatro pares de electrones, dos enlazantes con los bromos y dos pares solitarios, en consecuencia la disposicin en la que estos tienen menor repulsin es la tetradrica. La geometra de la molcula ser angular con un ngulo de enlace diferente a los 109,5 de la estructura tetradrica pura debido a la repulsin de los pares solitarios del oxgeno.Desde el punto de vista de la teora del enlace de valencia, en esta molcula el oxgeno tiene hibridacin sp3 y dos de sus orbitales de ellos se solapan con los orbitales 4p de los bromos formando entre si un ngulo prximo a 109,5. Los otros dos hbridos quedan para albergar los dos pares solitarios.c) La molcula de metanal es polarizada, el oxgeno es ms electronegativo que el carbono y este ms que el hidrgeno, de forma que se suman los momentos dipolares de los enlaces dando un momento dipolar total no nulo.

La molcula de xido de dibromo es polarizada, los enlaces son polares ya que el oxgeno es ms electronegativo que el bromo. Los momentos dipolares de los enlaces se suman dando un momento dipolar total no nulo.

29 .- Considere las molculas de HCN, CHCl3 y Cl2O.

a) Escriba sus estructuras de Lewis.

b) Justifique cules son sus ngulos de enlace aproximados.

c) Justifique cul o cules son polares.

d) Justifique si alguna de ellas puede formar enlaces de hidrgeno.

SolucinLas configuraciones electrnicas de los elementos que intervienen son

[H] = 1s1 ; [C] = [He] 2s2 2p2 ; [N] = [He] 2s2 2p3 ; [Cl] = [Ne] 3s2 3p5 ; [O] = [He] 2s2 2p4a) Las estructuras de Lewis para estas molculas sern

b) Recordando que los tres pares de electrones de un enlace triple se toman como si se tratase de un nico par, la molcula HCN, el tomo central tiene dos pares de electrones enlazantes sin pares solitarios de forma que la molcula resulta lineal con un ngulo de enlace de 180. Tambin podra justificarse por la hibridacin sp del tomo central.

H ( C ( N

En la molcula de HCCl3, el tomo central tiene cuatro pares de electrones enlazantes, por tanto su geometra corresponde a un tetraedro con ngulos de enlace de unos 109 aproximadamente. Tambin podra justificarse por la hibridacin sp3 del tomo central.

En la molcula de Cl2O, hay tambin cuatro pares de electrones, lo que indica una geometra tetraedrica, sin embargo, en este caso solo dos de ellos son enlazantes mientras que los otros dos son pares solitarios que afectarn a la geometra de la molcula debido a la repulsin que ejercen sobre los pares enlazantes. En definitiva la geometra ser trigonal con un ngulo de enlace algo mayor de los 109 que corresponderan a los ngulos de un tetraedro debido a la configuracin de los tomos de cloro.

c) Son polares las tres porque los enlaces son polares y los momentos bipolares no se compensan geomtricamente.

d) Ninguna de las dos posibles, HCN y HCCl3 forman enlaces de puente de hidrgeno. El hidrgeno, en ambos casos est unido al tomo de carbono y este enlace no est suficientemente polarizado.

COMBINADOS Y OTROS ENLACES1 . Los elementos A,B,C y D tienen las siguientes configuraciones electrnicas:

A: 1s2 2s2 p6 3s1 ; B: 1s2 2s2 p6 3s2 p4C: 1s2 2s2 p6 3s2 p6d54s2 ; D: 1s2 2s2 p6 3s2 p5a) Indique el ion ms estable que puede formar cada uno de ellos.

b) Escriba la estequiometra que presentarn los compuestos ms estables que formen A con B, C con D y B con D.

c) Cite una propiedad de cada uno de los compuestos del apartado anterior.

Solucin:

a) Los elementos A, B y D son representativos del Sistema Peridico y tienden a tomar o ceder electrones para poder adoptar la configuracin de octeto correspondiente a gas noble. Pero, eso lo hacen ganando o perdiendo el menor nmero de electrones posibles. El ion ms estable que puede formar cada uno es:A: 1s2 2s2 p6 3s1 perdiendo un electrn adquirir la configuracin del gas noble ms cercano, quedando por tanto A+: 1s2 2s2 p6 B: 1s2 2s2 p6 3s2 p4 ganando dos electrones adquirir la configuracin del gas noble ms cercano, quedando por tanto B2-: 1s2 2s2 p6 3s2 p6.

C: 1s2 2s2 p6 3s2 p6d54s2 es un elemento de transicin y tiene los orbitales 3d semillenos. Su ion ms estable ser el que resulte de perder los dos electrones 4s, quedando C2+: 1s2 2s2 p6 3s2 p6d5 .

D: 1s2 2s2 p6 3s2 p5 ganando un electrn adquirir la configuracin electrnica del gas noble ms cercano, quedando por tanto D-: 1s2 2s2 p6 3s2 p6 .

b) La estequiometra que pueden presentar los compuestos ms estables que forman los citados elementos entre s viene dada por las frmulas de dichos compuestos. Teniendo en cuenta el apartado anterior, estas frmulas son: A2B, CD2 y BD2.

Los dos primeros compuestos son inicos (entre metal y no metal), y el ltimo de tipo molecular (formado por dos no metales entre los que se establecen enlaces covalentes).

c) A2B es un compuesto inico por lo que tendr un punto de fusin alto.

CD2 es un compuesto inico por lo que ser soluble en agua.

BD2 es un compuesto molecular por lo que ser insoluble en agua y soluble en disolventes apolares, como benceno o tetracloruro de carbono. Adems tendr un punto de fusin bajo.

2 . a) De las siguientes especies qumicas indica y justifica la que tiene el menor punto de ebullicin.

HF HCl HBr HI H2O NH3b) Razona de las siguientes sustancias las que poseen enlace por puente de hidrgeno:

H2S HF HBr CH3OH CH4 H2c) Razona de las siguientes sustancias las que poseen polaridad:

BeH2 BF3 CCl4 PCl3 Cl2Solucin:

a) Para saber cul es el compuesto que tiene menor punto de ebullicin primero eliminamos los compuestos que tienen enlaces por puente de hidrgeno entre sus molculas ya que estos tendrn siempre puntos de ebullicin ms elevados. Eliminamos por tanto: HF, H2O y NH3.

Nos quedan tres compuestos: HCl , HBr y HI. Estos tienen entre sus molculas fundamentalmente fuerzas de Van der Waals y estas son mayores al aumentar el tamao molecular. Como el de menor tamao es el HCl, este tendr las menores fuerzas entre sus molculas y por tanto el menor punto de ebullicin.

b) Los enlaces por puente de hidrgeno, solo se dan entre el H y los tomos de F, N y O. Por tanto, de entre estas sustancias, tendrn puente de hidrgeno: el HF y el CH3OH.

c) Cl2 : Es una molcula diatmica homonuclear y, por ello, apolar. El resto de molculas tienen enlaces polares, pero poseen simetra.

BeH2 : tiene geometra lineal.

BF3 : geometra triangular plana.

CCl4 : geometra tetradrica.

En estos tres casos los momentos dipolares parciales de los enlaces se anulan entre si, y resultan molculas globalmente apolares.

PCl3 : Es una sustancia polar y como tiene geometra piramidal tiene reforzada la polaridad de los enlaces.

3 . Explique los siguientes conceptos:

a) Enlaces de hidrogeno y su influencia sobre las propiedades fsicas.

b) A que se atribuye la diferente solubilidad en agua de los alcoholes y las cetonas.

Solucin:

a) Los puentes de hidrgeno son fuerzas intermoleculares que se dan entre molculas covalentes que contienen uno o ms tomos de elementos de electronegatividad elevada, previa orientacin de ambas molculas. Los dos tomos unidos mediante enlaces de hidrgeno (( = 2,1) han de ser no slo de una marcada diferencia de electronegatividad, sino tambin de volumen pequeo, como el fluor (( = 4,0), oxgeno (( = 3,5) y nitrgeno (( = 3,0).

La existencia de estos enlaces explica porque los hidruros de N, O y F poseen puntos de fusin y ebullicin muy superiores a los de los hidruros del resto de los elementos de cada grupo. El caso ms comn es el caso del H2O (p.f. = 0 C y p.e. = 100 C)

De todos modos, los puentes de hidrgeno son interacciones dbiles y, en el agua lquida, la agitacin trmica impide que esta unin afecte a todas las molculas.

El enlace de hidrgeno con oxgeno y nitrgeno es de gran importancia biolgica, siendo el responsable de la estructura helicoidal de las protenas y de la unin de las dos hlices del ADN.

b) Los primeros alcoholes y las primeras cetonas son solubles en agua. Pero al aumentar la cadena carbonada (parte hidrfoba) la solubilidad disminuye rpidamente.

Los alcoholes forman tantos puentes de hidrogeno como grupos OH- tengan sus molculas. El enlace O-H posee tal polaridad que permite que el tomo electropositivo H+ de una molcula atraiga al tomo electronegativo O- de otra prxima. Debido a esta polaridad, los alcoholes pueden intercambiar los enlaces de hidrgeno entre sus molculas con las molculas de agua. De ah su gran solubilidad en H2O.

En cambio, las cetonas son menos solubles en agua ya que solo pueden formar puentes de hidrogeno entre el oxgeno del grupo CO y los hidrgenos de las molculas de H2O.

4 . Decir qu tipo de enlace existir entre: A) Nitrgeno e Hidrgeno . B) Flor y Sodio . C) Nen y Helio . D) tomos de Escandio . D una breve explicacin a sus respuestas.

Solucin:

a) El Nitrgeno y el Hidrgeno formarn un enlace de tipo covalente debido a que los dos tomos son electronegativos. Al no poder ceder electrones con facilidad los comparten con los tomos con los que forman enlaces.

b) El Flor y el Sodio formarn un enlace inico debido a la diferencia de electronegatividad de los dos tomos. El Flor es el elemento ms electronegativo de la tabla y el Sodio es muy electropositivo, por lo tanto, el primero tiende a captar electrones y el segundo a cederlos. El Sodio ceder un electrn al Flor y los dos quedarn ionizados. El enlace se produce por atraccin electrosttica entre los iones de distinto signo.

c) El Nen y el Helio no formarn enlaces ya que los dos son gases nobles. No tienen tendencia a ganar ni perder electrones ya que cumplen la regla del octeto (tienen completa su capa de valencia).

d) Entre tomos de Escandio se formar un enlace metlico. El Escandio es un metal de transicin y, por tanto, tiene pocos electrones en su capa de valencia. No formar enlaces covalentes, sino que se forma una estructura en la que los tomos del metal se encuentran rodeados de una nube de electrones. Esta estructura se mantiene debido a las fuerzas de atraccin entre los protones y los electrones libres.

5 .- Considerando las sustancias Br2 , SiO2 , Fe , HF y NaBr, justifique en funcin de sus enlaces

a) Si son o no solubles en agua.

b) Si conducen la corriente elctrica a temperatura ambiente.

Solucin:

a) Las molculas polares son solubles en disolventes polares como el agua, mientras que las sustancias apolares son solubles en disolventes apolares. Br2: Es una molcula apolar, ya que los tomos que se unen por enlace covalente poseen la misma electronegatividad (m = 0). Por tanto, no es soluble en agua. SiO2: Se encuentra formando parte de una gran red o cristal covalente, formado por enlaces covalentes continuos. Este compuesto es insoluble en todos los disolventes, ya que para separar las partculas de la red es necesario romper muchos enlaces covalentes. Por tanto, no se disuelve en agua. Fe: Es un elemento metlico insoluble en agua. HF: Es una molcula covalente polar porque los tomos que se unen presentan electronegatividades diferentes. Esta molcula, por tanto, si es soluble en agua. NaBr: Estos tomos se unen mediante enlace inico formando una red tridimensional que es soluble en agua. El agua disuelve fcilmente estos slidos debido a que los dipolos del disolvente se orientan en torno a los iones del cristal.

b) Las sustancias covalentes como Br2, SiO2 y HF, son malos conductores de la corriente elctrica al no poseer para de electrones libres. El Fe como metal que es, es buen conductor de la corriente elctrica debido a la movilidad de sus electrones de valencia. En el NaBr los iones estn fijos en la red, por lo que la inmovilidad de las cargas hace que no sea buen conductor de la corriente. En cambio cuando est disuelto o fundido si los es, porque los iones estn libres.

6 .- Dadas las siguientes sustancias: H2 , NaF , H2O , C (diamante) y CaSO4a) Explicar el tipo de enlace que presenta cada una.

b) El estado de agregacin para esas sustancias en condiciones normales.

Solucin:

a) H2: enlace covalente sencillo entre dos tomos de H. Las molculas se asocian entre s por fuerzas de Van der Waals.

NaF: enlace inico formando una red cristalina tridimensional.

H2O: dos enlaces covalentes sencillos H - O. Las molculas se unen entre s por enlaces de hidrgeno, debido a la gran diferencia de electronegatividad entre H y O.

C (diamante): slido covalente, red tridimensional de tomos de carbono unidos por enlace covalente.

CaSO4: enlace inico formando una red cristalina tridimensional.

b) H2: gaseoso. NaF: slido. H2O: lquido debido a los enlaces de hidrgeno entre molculas. C (diamante): slido. CaSO4: slido.

7 .- Para los elementos e , indique:

a) Configuracin electrnica de cada uno, as como su posicin en el Sistema Peridico.

b) Nmeros cunticos del electrn diferenciador (ms externo) de cada uno de los elementos.

c) Tipos de enlace entre Y-Y, X-X Y X-Y.

d) El de mayor electronegatividad.

e) El de menor radio inico de los dos.

Solucin

a) [X] = 1s2 2s2p6 3s2p6 4s1 ; [Y] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5X es un metal alcalino del cuarto periodo (K) Y es el halgeno del cuarto periodo (Br)

b) Para el potasio es el electrn 4s1: (4,0,0,1/2); Para el bromo: (4,1,1,1/2)c) X - X sera la unin de dos tomos metlicos, por enlace metlico.

Y - Y, resultara un enlace covalente sencillo entre dos no metales.

X - Y, es un enlace inico entre un catin, procedente del metal y un anin, del no metal.

d) El bromo es ms electronegativo que el potasio por estar ms a la derecha dentro del mismo periodo.

e) El potasio es de menor radio por estar ms a la izquierda dentro del mismo periodo.

8 .- Contestar para los siguientes elementos de la tabla peridica: A (Z = 30), B (Z = 35); C (Z = 1)

a) Sus configuraciones electrnicas.

b) Sus valencias inicas.

c) Para las siguientes combinaciones entre s, cules son posibles y qu tipo de enlace formaran: (A con B), (B con B), y (C con B).

Solucin:

a) [A] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10; [B] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5; [C] = 1s1.b) Atendiendo a las configuraciones, se determina si cada una de las especies, para alcanzar la configuracin de gas noble, tender a perder o a ganar electrones: A, perder los dos electrones ms externos, los del orbital 4s, luego quedar como: A2+, con valencia inica +2. B, tender a captar un electrn, y as completar el orbital 4p, quedando como B-, con valencia inica1. C, puede perder un electrn, dando el catin C+ con valencia +1.

c) A y B formarn un compuesto inico de estequiometra: AB2B consigo mismo formar un compuesto covalente, de frmula B2.

C se unir a B por un enlace covalente, dando el compuesto CB.

9 .- a) Indique la estructura electrnica de los elementos cuyos nmeros atmicos son: 11, 12. 13, 15 y 17.

Razone la naturaleza de los enlaces que daran b) el del nmero atmico 11 con el de nmero atmico 17; c) el de 12 con el de 17; d) el de 13 con el de 17; e) el de 15 con el de 17.

Solucin: a) [11] = 1s2 2s2 2p6 3s1; [12] = 1s2 2s2 2p6 3s2; [13] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1; [15] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3; [17] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5b) El elemento de Z = 11, es un metal, con tendencia a perder el ltimo electrn, y formar un in positivo (Na+); mientras que el de Z = 17, es un no metal, que captando un electrn completa su ltima capa, y forma un anin (Cl-). Entre ellos, el enlace ser inico: NaCl c) El elemento de Z = 12, es un metal, con tendencia a perder los 2 ltimos electrones, y formar un in positivo (Mg2+); mientras que el de Z = 17, es un no metal, que captando un electrn completa su ltima capa, y forma un anin (Cl-). Entre ellos, el enlace ser inico: MgCl2d) El elemento de Z = 13, es un metal, con tendencia a perder los 3 ltimos electrones, y formar un in positivo (Al3+); mientras que el de Z = 17, es un no metal, que captando un electrn completa su ltima capa, y forma un anin (Cl-). Entre ellos, el enlace ser inico: AlCl3e) Ambos elementos son no metales, luego completarn sus capas de valencia por comparticin de electrones, mediante un enlace covalente: NCl310 .- A 272 K el magnesio, el agua y el diamante son slidos, pero la naturaleza de sus estructuras cristalinas es muy distinta. Explica el tipo de slido que forman y justifica la que presenta mayor punto de fusin.

Solucin: El magnesio es un metal, , que se caracteriza, por presentar un grado de empaquetamiento muy elevado, de modo que cada tomo de Mg se encuentra rodeado de no menos de 8 tomos vecinos. Su estructura cristalina seran los ncleos de los tomos, rodeados por todos los electrones de valencia, que actan como si perteneciesen a todo el conjunto. Al ser un metal alcalinotrreo, solamente hay 2 electrones de valencia por cada tomo de Mg, luego la nube electrnica no es muy densa, y es un metal con un P.F: no demasiado elevado.

El agua H2O, es un compuesto formado por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno, unidos por enlace covalente sencillo. Por la gran diferencia de electronegatividad entre sus 2 tomos, las molculas se asocian entre s por enlaces de hidrgeno, que dentro de la fuerzas intermoleculares, son las de mayor fortaleza. En el agua, son estos enlaces de hidrgeno, fuertes, los que deberan ser rotos para fundir el hielo a agua.El carbono diamante es un slido covalente, en el que los tomos de carbono est todos enlazados entre s por en lace covalente fuerte. Es un slido con elevado punto de fusin; el ms alto de los 3 compuestos dados.

11 .- Explica que tipos de enlace o fuerzas intermoleculares hay que vencer para:

a) Fundir cloruro de potasio.

b) Evaporar agua.

Datos: nmeros atmicos: H = 1; O = 8; Cl = 17; K = 19

Solucin: a) En el cloruro de potasio, se forma un enlace inico entre el anin cloruro (formado cuando el cloro, toma un electrn, y completa su ltima capa), y el catin potasio (cuando el tomo de potasio pierde el electrn ms externo). El punto de fusin es la temperatura que ha de alcanzarse para pasar una sustancia de estado slido a lquido; para ello se deben romper determinados enlaces, y segn la fortaleza de stos, el P.F. ser mayor o menor: KCl: ha de romperse el enlace inico, que es muy fuerte; luego tendr elevado P.F.

b) H2O: agua, compuesto formado por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno, unidos por enlace covalente sencillo. Por la gran diferencia de electronegatividad entre sus 2 tomos, las molculas se asocian entre s por enlaces de hidrgeno, que dentro de la fuerzas intermoleculares, son las de mayor fortaleza. El punto de ebullicin es la temperatura que ha de alcanzarse para pasar una sustancia de estado lquido a gas; para ello se deben romper determinados enlaces, y segn la fortaleza de stos, el P.E. ser mayor o menor: En el agua, son enlaces de hidrgeno, fuertes, por lo que en condiciones normales es un lquido, y deben alcanzarse 100 C para evaporarlo.

12 .- Dadas las siguientes sustancias: flor, fluoruro sdico, fluoruro de hidrgeno.

a) Explica el tipo de enlace que se puede encontrar en cada una de ellas.

b) Ordnalas razonadamente, de mayor a menor punto de fusin.

Datos: Nmeros atmicos: H = 1; F = 9; Na = 11

Solucin: a) Dos tomos de flor se unen entre s compartiendo un par de electrones, enlace covalente, para formar una molcula diatmica: F2En el fluoruro sdico, se forma un enlace inico entre el anin fluoruro (formado cuando el flor, toma un electrn, y completa su ltima capa), y el catin sodio (cuando el tomo de sodio pierde el electrn ms externo)

HF: fluoruro de hidrgeno, compuesto formado por un tomo de hidrgeno y uno de flor, unidos por enlace covalente sencillo.

b) El punto de fusin es la temperatura que ha de alcanzarse para pasar una sustancia de estado slido a lquido; para ello se deben romper determinados enlaces, y segn la fortaleza de stos, el P.F. ser mayor o menor:

F2: se deben romper la Fuerzas de Van der Waals dbiles entre molculas apolares. Tiene bajo P.F.

NaF: ha de romperse el enlace inico, que es muy fuerte; luego tendr elevado P.F.

HF: por la gran diferencia de electronegatividad entre sus 2 tomos, las molculas se asocian entre s por enlaces de hidrgeno, que dentro de las fuerzas intermoleculares, son las de mayor fortaleza. Luego, de mayor a menor P.F:

NaF > HF > F213 .- Dadas las molculas HCl, KF y CH2Cl2:

a) Razone el tipo de enlace presente en cada una de ellas utilizando los datos de electronegatividad.

b) Escriba la estructura de Lewis y justifique la geometra de las molculas que tienen enlaces covalentes.

Datos: Valores de electronegatividad: K = 0,8; H = 2,1; C = 2,5; Cl = 3,0; F = 4,0

Solucin

a) Existe una escala que nos indica l tipo de enlace con las diferencias de electronegatividad:

Covalentes no polares: xA ( xB ( 0,4

Covalentes polares: xA ( xB ( (0,4 , 2,0)

Inicos: xA ( xB ( 2,0

Tambin esta la ecuacin de Pauli, que determina el porcentaje de carcter inico a partir de las diferencias de electronegatividad:

%IONICO =

H-Cl : xCl ( xH = 3,0 ( 2,1 = 0,9 ( Enlace covalente molecular polar. Tiene un porcentaje de inico del 18,33 %

%IONICO =

KF : xF ( xK = 4,0 ( 0,8 = 3,2 ( Enlace inico ( F- y K+) . Tiene un porcentaje de inico del 92,27 %%IONICO =

CH2Cl2 : ( Enlace covalente molecular.xC ( xH = 2,5 ( 2,1 = 0,4 ( Enlace covalente no polar.

xCl ( xC = 3,0 ( 2,5 = 0,5 ( Enlace covalente polar.

Los enlaces C-Cl estn ms polarizados que los C-H, debido a una mayor diferencia de electronegatividades entre los tomos. La molcula es polar, ya que presenta un momento dipolar total.

b) Las estructuras de Lewis sonLa molcula de diclorometano, tiene hibridacin sp3 y por tanto tiene geometra tetradrica, con ngulos de enlace de 109,5 aproximadamente.El cloruro de hidrgeno tiene hibridacin sp, por tanto geometra lineal con ngulos de enlace de 180

14 .- Una sustancia desconocida tiene un punto de fusin bajo, es muy soluble en benceno, ligeramente soluble en agua y no conduce la electricidad. Explique razonadamente a cul de los siguientes grupos pertenecera probablemente: a) Un slido covalente o atmico. b) Un metal c) Un slido inico d) Un slido molecularSol.: a) F; b) F; c) F; d) V.Solucin: a) Falso, un slido covalente atmica tiene altos puntos de fusin y ebullicin y no es soluble en disolventes orgnicos e inorgnicos.

b) Falso, los metales son buenos conductores de la electricidad.

c) Falso, los compuestos inicos tienen altos puntos de fusin y ebullicin y son solubles en agua.

d) Verdadero, los slidos covalentes moleculares presentan puntos de fusin y ebullicin bajos, no conducen la electricidad y son solubles en disolventes orgnicos. La ligera solubilidad que presentan en agua es debida a la formacin de puentes de hidrgeno con las molculas de agua.

15 .- En cada una de los siguientes apartados coloque razonadamente las sustancias dadas en orden creciente de la propiedad que se indica: a) Energa de red de CaO, SrO, MgO. b) Punto de fusin de LiCl, Lil, LiBr. c) ngulo de enlace OF2, BF3.Solucin: Se define la energa de red (energa reticular) como la energa desprendida al formarse un cristal inico a partir de los iones en estado gaseoso. La energa de red es directamente proporcional al producto de las cargas de aniones y cationes, e inversamente proporcional a la distancia que los separa. Este ltimo factor depende fundamentalmente del volumen de los iones enlazados.

a) Los tres compuestos contienen el mismo anin (O2() y todos los cationes tienen de carga +2. Por lo tanto, el volumen de los cationes es el factor que va a determinar, en este caso, la energa reticular de los compuestos. Tendr menor energa reticular el que contenga al catin ms voluminoso ya que al estar los centros de cargas ms alejados se atraern con una fuerza menor.

El orden de energa de red es:

SrO < CaO < MgO b) Los tres compuestos contienen el mismo catin (Li+) y todos los aniones tienen de carga +1. Por lo tanto, es el volumen de los aniones el factor que de termina la energa reticular. Cuanto menor es la energa de red, ms fcil es romper un enlace inico y por lo tanto fundir el compuesto.

Teniendo en cuenta como vara en el sistema peridico el volumen de aniones y cationes representados en la tabla anterior, el orden creciente de los puntos de fusin sera:

P.F.(LiI) < P.F.(LiBr) < P.F.(Lic.)

16 . Dadas las siguientes molculas: BeCl2, Cl2CO, NH3 y CH4.

a) Escriba las estructuras de Lewis.

b) Determine sus geometras (puede emplear la Teora de Repulsin de Pares Electrnicos o de Hibridacin).

c) Razone si algunas de las molculas puede formar enlaces de hidrgeno.

d) Justifique si las molculas BeCl2 y NH3 son polares o no polares.

Datos: Nmeros atmicos: Be = 4; Cl = 17; C = 6; O = 8; N = 7; H = 1.

Solucin

a) Las configuraciones electrnicas son:

H: 1s1

Be: 1s2 2s2

C: 1s2 2s2 2p2

O: 1s2 2s2 2p4

N: 1s2 2s2 2p3

Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5Las estructuras de Lewis son

b) Para el BeCl2 tenemos hibridacin sp. Por tanto, tiene geometra lineal con ngulos de enlace de 180. El berilio tiene el orbital s completo, cabe esperar una reactividad bastante baja, sin embargo, es muy fcil que uno de los electrones s pase a un orbital p con lo cual el tomo queda con dos electrones desapareados. Estos orbitales s y p se hibridan dando un par de orbitales hbridos equivalentes sp los cuales se enlazan con el orbital px de cada cloro mediante un orbital molecular sigma.En el Cl2CO, tenemos hibridacin sp2, puesto que hay un doble enlace CO, con lo cual tenemos geometra plana trigonal con ngulos de enlace de 120. Uno de los electrones s del carbono pasa a uno de los orbitales p y se produce una hibridacin sp2 que da origen a tres orbitales equivalentes en el mismo plano y un orbital pz no hibridado. Dos de los orbitales hbridos se enlazan con los respectivos orbitales pz de los cloros mediante enlaces (, mientras que el otro orbital lo hace con el orbital px del oxgeno y el orbital no hibridado se enlaza con el orbital pz del oxgeno mediante un enlace (.Para el NH3, existe hibridacin sp3, pero al existir un par de electrones no enlazantes tiene geometra de pirmide trigonal. Los tres orbitales p y el s se hibridan dando cuatro orbitales hbridos sp3. Uno de estos orbitales queda ocupado por el par no compartido. Los otros tres dan lugar a tres enlaces ( con los orbitales s del hidrgeno.En el CH4, sabemos que tiene hibridacin sp3 y geometra tetradrica con ngulos de enlace de 109,5. Los tres orbitales p y el s se hibridan dando cuatro orbitales hbridos sp3 equivalentes y dirigidos segn los vrtices de un tetraedro regular producindose cuatro enlaces (.c) Este tipo de enlace se da en el caso de que uno de los tomos es pequeo y muy electronegativo y el otro tomo es el hidrgeno. Solo presenta este tipo de enlaces el amoniaco.

d) El cloruro de berilio es una molcula lineal, los momentos polares se compensan y el resultado es una molcula no polar.

El amoniaco tiene un momento polar resultante. Los momentos polares de los enlaces N(H, no se compensan debido al par no enlazante.17 .- Los elementos A, B, C y D tienen nmeros atmicos 12, 14, 17 y 37, respectivamente.

a) Escriba la configuracin electrnica de A2+, B, C( y D.

b) Indique, justificando la respuesta, si las siguientes proposiciones referidas a los elementos anteriores A, B, C y D, son verdaderas o falsas:

b1) El elemento que tiene el radio atmico ms pequeo es el B.

b2) El elemento D es el que tiene mayor energa de ionizacin I1.

b3) El elemento C es el que tiene mayor afinidad electrnica.

b4) Cuando se combinan C y D se forma un compuesto molecular.

Solucin: a) [A2+] = 1s2 2s2 2p6 ; [B] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 ; [C(] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 ; [D] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1.b1) Falso. El radio atmico dentro de un mismo grupo disminuye hacia arriba y dentro de un mismo periodo disminuye hacia la derecha. El elemento que mayor radio atmico posee es el D porque es el que est ms abajo y ms a la izquierda de los cuatro, y el que menos radio posee es el C porque es, de los tres que estn ms arriba, en el tercer periodo, el que ms a la derecha est.b2) FALSO. La energa de ionizacin vara del siguiente modo en la tabla peridica: en un mismo grupo aumenta hacia arriba, y dentro de un mismo periodo aumenta hacia la derecha. Por tanto, el elemento que posee mayor energa de ionizacin es el C.b3) VERDADERO. La afinidad electrnica vara del siguiente modo en la tabla peridica: en un mismo grupo aumenta hacia arriba, y dentro de un mismo periodo aumenta hacia la derecha. Por tanto, el elemento que posee mayor afinidad electrnica es el C.b4) FALSO, ya que para que C y D formasen un compuesto molecular, el enlace entre ellos debera ser covalente, y para ello deberan ser tanto C como D no metales. Sin embargo, a pesar de que C es un no metal, D es claramente un metal, y el tipo de compuesto que forman es inico.

18 .- Considere los compuestos BaO; HBr, MgF2 y CCl4a) Indique su nombre.

b) Razone el tipo de enlace que posee cada uno.

c) Explique la geometra de la molcula CCl4d) Justifique la solubilidad en agua de los compuestos que tienen enlace covalente.

Solucin

a) Oxido de bario; bromuro de hidrgeno o cido bromhdrico; fluoruro de magnesio y tetracloruro de carbono.b) Los compuestos inicos sern aquellos que no compartan electrones. La diferencia de electronegatividad ser muy grande. En nuestro caso BaO y MgF2.

En los otros dos, la diferencia de electronegatividad no es tan grande y comparten electrones, son covalentes.

c) La molcula del CCl4 es tetradrica puesto que el tomo de carbono tiene hibridacin sp3 (cuatro enlaces sencillos) los ngulos de enlace sern de 109,5.

d) Para discutir la solubilidad en agua de las molculas covalentes hay que saber si las molculas son o no polares.

El CCl4 no es polar ya que los momentos polares se compensan de forma que no ser soluble en un disolvente polar como el agua.

El HBr es polar en consecuencia se disolver en agua.

Los compuestos inicos se disuelven en agua.

19 .- Para las siguientes especies: Br2, NaCl, H2O y Fe: (a) Razone el tipo de enlace presente en cada caso. (b) Indique el tipo de interaccin que debe romperse al fundir cada compuesto. (c) Cul tendr un menor punto de fusin? (d) Razone qu compuesto/s conducir/n la corriente en estado slido, cul/es lo har/n en estado fundido y cul/es no conducir/n la corriente elctrica en ningn caso.

Solucin

a) Br2: Enlace covalente no polar. Diferencia de electronegatividad cero.NaCl: Enlace inico. Gran diferencia de electronegatividad.

H2O: Enlace covalente polar. Los momentos de los enlaces O(H no se compensan.

Fe: Enlace metlico.

b) Br2: Fuerzas de Van der Waals, Atraccin entre molculas grandes.

NaCl: Interaccin electrosttica entre iones.

H2O: Puentes de hidrgeno.

Fe: Enlace metlico. Fuerzas electrostticas entre la nube de electrones y los cationes.

c) La fuerza ms dbil es la de Van der Waals en consecuencia el Br2

d) En estado slido el Fe. En estado fundido el NaCl.

20 .- Dados los siguientes compuestos: NaH, CH4, H2O, CaH2 y HF. Conteste razonadamente:a) Cules tienen enlace inico y cules enlace covalente?

b) Cules de las molculas covalentes son polares y cules no polares?

c) Cules presentan enlace de hidrgeno?

d) Atendiendo nicamente a la diferencia de electronegatividad, cul presenta la mayor acidez?

Solucin:

(a) Inico: NaH y CaH2: Covalente: CH4, H2O y HF.

(b) Todas estas molculas covalentes presentan enlaces polares y solo sern no polares aquellas para las que se compensen por la geometra los momentos de los enlaces. Polar: H2O y HF. No polar: CH4.

(c) H2O y HF, porque el O y F tienen una elevada electronegatividad y un tamao pequeo.

(d) El HF por ser el flor el que presenta la mayor diferencia de electronegatividad con el hidrgeno.21 LE(S-10).- Considere las sustancias: cloruro de potasio, agua, cloro y sodio.

a) Indique el tipo de enlace que presenta cada una de ellas.

b) Escriba las configuraciones de Lewis de aquellas que sean covalentes.

c) Justifique la polaridad del enlace en las molculas covalentes.

d) Justifique la geometra y el momento bipolar de la molcula de agua.

Solucina) El cloruro de potasio, KCl, formado por un metal alcalino y un halgeno que son elementos con electronegatividades muy diferentes formarn enlace inico.

El agua, H2O, formada por dos elementos de altas electronegatividades y parecidas, formaran enlace covalente.

El cloro, Cl2, formado por dos elementos iguales de alta electronegatividad, formaran enlace covalente.

El sodio, Na, es un metal que formar una red tridimensional metlica.

b) La configuracin de Lewis del agua es

El hidrgeno tiene en el ltimo nivel un electrn:

El oxgeno tiene en el ltimo nivel seis electrones:

El oxgeno comparte dos de sus electrones, uno con cada uno de los dos tomos de hidrgeno adquiriendo de ese modo ambos configuracin completa en el ltimo nivel, formando la molcula

La configuracin de Lewis para el cloro, que tiene siete electrones en el ltimo nivel es:

Cada tomo de cloro comparte un electrn, adquiriendo ambos configuracin completa en el ltimo nivel, formando la molcula

c) De las dos molculas covalentes, H2O y Cl2 solo tiene carcter polar la molcula de agua, debido a que el oxgeno tiene ms electronegatividad que el hidrgeno de forma que atrae hacia l la carga negativa justificando la polaridad de la molcula de agua.

En la molcula de cloro al ser los dos tomos iguales no hay diferencia de electronegatividad y por tanto la molcula resulta apolar.d) La molcula de agua tiene geometra angular.

Desde el punto de vista de la teora de repulsin de pares de electrones de valencia la estructura es angular, los dos pares de electrones libres del oxgeno provocan una mayor repulsin de los pares enlazados H-O por encontrarse mas cercanos a ellos debido a la propia repulsin que ejercen aquellos entre si, por lo que el ngulo de enlace disminuye de los 109,5 del tetraedro a los 104.Desde el punto de vista de la teora del enlace de valencia se produce una hibridacin sp3, con geometra tetraedrica. Dos de los orbitales hbridos los utiliza para solapar con los 1s de los tomos de hidrgeno y los otros dos para contener los pares de electrones libres. Estos pares que se repelen entre si cierran el ngulo de enlace hasta los 104.Observa que la estructura molecular es angular, en lugar de tetradrica pues solo hay dos tomos de hidrgeno unidos al tomo central.

H

H

H

H

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[H] = 1s1 ( H

[O] = 1s2 2s22p4 ( O

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[Cl] = [Ne] 3s23p5 ( Cl

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