Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · 2021

2. I) Considere las siguientes sustancias: Ca (s), $\mathrm{CaCl_2}$ (s), $\mathrm{Cl_2}$ (g) y HCl (g).
a) Indique el tipo de enlace predominante entre los átomos de cada una de ellas. (0,6 p)
b) ¿Cuál de ellas presentará mayor conductividad, a temperatura ambiente? (0,2 p)
c) ¿En cuál de ellas las moléculas se encontrarán unidas principalmente por enlaces de Van der Waals del tipo dipolo instantáneo − dipolo inducido? Explique en qué consiste este tipo de enlace. (0,7 p)
II) ¿Qué punto de fusión será menor, el del $\mathrm{Cl_2}$ o el del $\mathrm{Br_2}$? Justifique su respuesta. (0,5 p)

$\textbf{I.a) Indique el tipo de enlace predominante entre los átomos de cada una de ellas. (0{,}6 p)}$

$\mathrm{Ca(s)}$: enlace $\textbf{metálico}$. Es un metal, con sus cationes formando una red y los electrones de valencia deslocalizados.

$\mathrm{CaCl_2(s)}$: enlace $\textbf{iónico}$, entre un metal y un no metal muy separados en electronegatividad, con transferencia de electrones.

$\mathrm{Cl_2(g)}$ y $\mathrm{HCl(g)}$: enlace $\textbf{covalente}$. En los dos casos se unen no metales, que comparten electrones; el del $\mathrm{Cl_2}$ es apolar y el del HCl, polar.

$\textbf{I.b) ¿Cuál de ellas presentará mayor conductividad, a temperatura ambiente? (0{,}2 p)}$

El $\textbf{calcio}$. En un metal los electrones de valencia no pertenecen a ningún átomo concreto y pueden desplazarse por toda la red, que es exactamente lo que hace falta para conducir.

El $\mathrm{CaCl_2}$ sólido no conduce, porque sus iones están fijos, y los dos compuestos covalentes tampoco tienen cargas móviles.

$\textbf{I.c) ¿En cuál de ellas las moléculas se encontrarán unidas principalmente por enlaces de Van der Waals del tipo dipolo instantáneo}-\textbf{dipolo inducido? Explique en qué consiste este tipo de enlace. (0{,}7 p)}$

En el $\mathrm{Cl_2}$, que es la única sustancia molecular $\textbf{apolar}$ de las cuatro. El HCl sí tiene dipolo permanente, así que en él predominan las interacciones dipolo-dipolo.

En qué consiste: aunque una molécula apolar no tenga momento dipolar permanente, sus electrones están en movimiento continuo, y en un instante dado pueden quedar repartidos de forma asimétrica. Se crea entonces un $\textbf{dipolo instantáneo}$ que, al acercarse a una molécula vecina, deforma su nube electrónica y le $\textbf{induce}$ otro dipolo orientado en sentido contrario.

Los dos dipolos se atraen, y esa atracción, aunque cada una dure un instante, se repite continuamente y da lugar a las fuerzas de dispersión de London.

$\textbf{II) ¿Qué punto de fusión será menor, el del Cl}_2\textbf{ o el del Br}_2\textbf{? (0{,}5 p)}$

Los dos son moléculas apolares y solo tienen fuerzas de dispersión de London, que son tanto más intensas cuanto mayor y más polarizable es la nube electrónica.

El bromo está un periodo por debajo del cloro: tiene más electrones, un radio mayor y una nube que se deforma con más facilidad.

Sus fuerzas intermoleculares son, por tanto, más intensas, y hace falta más energía para fundirlo. El punto de fusión menor es el del $\textbf{cloro}$: $-101$ ºC frente a los $-7$ ºC del bromo.