Ejercicio resuelto de Geometría molecular · Química · 2022

2. Considere las siguientes sustancias: hidracina ($\mathrm{H_2N-NH_2}$) y eteno ($\mathrm{H_2C=CH_2}$):

I) Represente sus estructuras de Lewis y en base a ellas explique cómo será la geometría en torno a los átomos de N y C, y si estas moléculas son o no planas. (0,8 p)
II) Una de estas dos sustancias se encuentra en estado líquido en el intervalo de temperatura 2ºC−114ºC, muy similar al del $\mathrm{H_2O}$. Explique de qué sustancia se trata y a qué se debe esta característica. (0,4 p)
III) Una de estas dos sustancias es muy soluble en agua. Explique brevemente cuál será. (0,4 p)
IV) Explique brevemente si estas sustancias son o no conductoras de la electricidad. (0,4 p)

$\textbf{I) Represente sus estructuras de Lewis y en base a ellas explique cómo será la geometría en torno a los átomos de N y C, y si estas moléculas son o no planas. (0{,}8 p)}$

En la hidracina cada nitrógeno aporta 5 electrones de valencia: emplea tres en enlaces —dos con hidrógenos y uno con el otro nitrógeno— y le sobra un par no enlazante. En el eteno cada carbono aporta 4 y los usa todos: dos en los hidrógenos y dos en el doble enlace, sin que le quede ningún par libre.



En torno a cada $\textbf{nitrógeno}$ hay cuatro zonas de densidad electrónica, tres enlazantes y un par libre. Los pares se disponen en tetraedro y la geometría molecular es una $\textbf{pirámide trigonal}$. La molécula, en consecuencia, $\textbf{no es plana}$: los dos hidrógenos de cada nitrógeno quedan fuera del plano que definen los dos átomos de N.

En torno a cada $\textbf{carbono}$ hay tres zonas, porque el doble enlace cuenta como una, y ningún par libre. La geometría es $\textbf{trigonal plana}$, con ángulos de 120°. Además el doble enlace impide el giro, así que los seis átomos quedan en un mismo plano: el eteno $\textbf{sí es plano}$.

$\textbf{II) Explique de qué sustancia se trata y a qué se debe esta característica. (0{,}4 p)}$

Es la $\textbf{hidracina}$. Tiene hidrógeno unido directamente a nitrógeno, un átomo pequeño y muy electronegativo, de modo que sus moléculas forman $\textbf{enlaces de hidrógeno}$ entre sí, igual que las del agua.

Esa interacción es mucho más intensa que las demás fuerzas intermoleculares, y por eso hay que calentar hasta 114 ºC para separar sus moléculas.

El eteno, en cambio, es apolar y solo tiene fuerzas de dispersión de London, muy débiles en una molécula tan pequeña: es un gas hasta $-104$ ºC.

$\textbf{III) Una de estas dos sustancias es muy soluble en agua. Explique brevemente cuál será. (0{,}4 p)}$

La $\textbf{hidracina}$, por la misma razón. Es una molécula polar y forma enlaces de hidrógeno con el agua, de modo que al mezclarse las interacciones que se rompen se sustituyen por otras equivalentes.

El eteno es apolar y no puede formarlos: disolverlo obligaría a romper enlaces de hidrógeno del agua sin nada a cambio, y por eso su solubilidad es muy baja.

$\textbf{IV) Explique brevemente si estas sustancias son o no conductoras de la electricidad. (0{,}4 p)}$

$\textbf{No}$ lo son. Las dos son sustancias covalentes moleculares: sus electrones están localizados en los enlaces, no deslocalizados como en un metal, y sus moléculas son neutras y no se disocian en iones.

Sin cargas móviles no hay conducción, ni puras ni disueltas en agua.