Ejercicio resuelto de Química · 2021

2. I) Considere las siguientes sustancias: Ca (s), $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ (s), $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ (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 $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ o el del $\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$? Justifique su respuesta. (0,5 p)

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

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{s})$: enlace $\mathbf{\text{met}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lico}}$. Es un metal, con sus cationes formando una red y los electrones de valencia deslocalizados.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2(\mathrm{s})$: enlace $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$, entre un metal y un no metal muy separados en electronegatividad, con transferencia de electrones.

$\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2(\mathrm{g})$ y $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{g})$: enlace $\mathbf{\text{covalente}}$. En los dos casos se unen no metales, que comparten electrones; el del $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ es apolar y el del HCl, polar.

$\mathbf{\text{I.b)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas}}\mathbf{\text{presentar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{conductividad,}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{ambiente?}}\mathbf{\text{(0,2}}\mathbf{\text{p)}}$

El $\mathbf{\text{calcio}}$. 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 $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ sólido no conduce, porque sus iones están fijos, y los dos compuestos covalentes tampoco tienen cargas móviles.

$\mathbf{\text{I.c)}}\mathbf{\text{¿En}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{encontrar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{unidas}}\mathbf{\text{principalmente}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Van}}\mathbf{\text{der}}\mathbf{\text{Waals}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{dipolo}}\mathbf{\text{instant}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{neo}}-\mathbf{\text{dipolo}}\mathbf{\text{inducido?}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{este}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace.}}\mathbf{\text{(0,7}}\mathbf{\text{p)}}$

En el $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$, que es la única sustancia molecular $\mathbf{\text{apolar}}$ 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 $\mathbf{\text{dipolo}}\mathbf{\text{instant}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{neo}}$ que, al acercarse a una molécula vecina, deforma su nube electrónica y le $\mathbf{\text{induce}}$ 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.

${\mathbf{\text{II)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fusi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{menor,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{Cl}}}_2{\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{Br}}}_2\mathbf{\text{?}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{p)}}$

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 $\mathbf{\text{cloro}}$: $-101$ ºC frente a los $-7$ ºC del bromo.