Ejercicio resuelto de Química · 2020

2. a) Las siguientes sustancias se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente: LiI, Li y ${\mathrm{I}}_2$. Explique si en esas condiciones dichas sustancias conducen o no la corriente eléctrica, y por qué. (0,6 p.)
b) ¿Cuál de las tres sustancias anteriores será más soluble en agua? Justifique su respuesta. (0,4 p.)
c) Ordene, justificadamente, según su punto de fusión: ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, LiF, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$ y $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$. (1 p.)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{esas}}\mathbf{\text{condiciones}}\mathbf{\text{dichas}}\mathbf{\text{sustancias}}\mathbf{\text{conducen}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ctrica,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(0,6}}\mathbf{\text{p.)}}$

$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{I}$: es un sólido iónico. En estado sólido los iones ocupan posiciones fijas en la red y no hay electrones libres, de modo que $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{conduce}}$; solo lo haría fundido o disuelto en agua.

$\mathrm{L}\mathrm{i}$: es un metal, y sus electrones de valencia están deslocalizados en una nube que recorre toda la red. $\mathbf{\text{S}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{conduce}}$.

${\mathrm{I}}_2$: es un sólido molecular. Sus electrones están localizados en los enlaces covalentes y sus moléculas son neutras, así que $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{conduce}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{sustancias}}\mathbf{\text{anteriores}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{soluble}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{agua?}}\mathbf{\text{(0,4}}\mathbf{\text{p.)}}$

El $\mathbf{\text{LiI}}$. El agua es un disolvente muy polar y sus moléculas rodean a los iones, orientando su polo negativo hacia el catión y el positivo hacia el anión. La energía que se libera en esa solvatación compensa la energía reticular y la red se deshace.

El yodo es apolar y prácticamente insoluble en agua, y el litio metálico no se disuelve: reacciona violentamente con ella dando LiOH e hidrógeno.

${\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Ordene,}}\mathbf{\text{justificadamente,}}\mathbf{\text{seg}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fusi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n:}}\mathbf{\text{H}}}_2{\mathbf{\text{O,}}\mathbf{\text{LiF,}}\mathbf{\text{CH}}}_4{\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{CH}}}_3{\mathbf{\text{COCH}}}_3\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{p.)}}$

Lo que hay que romper al fundir marca el orden, y las cuatro sustancias ilustran cuatro casos distintos.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$: molécula apolar y pequeña; solo fuerzas de dispersión de London, las más débiles de todas.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$: la propanona es polar por su grupo carbonilo, así que a las de London se suman interacciones dipolo-dipolo. No forma enlaces de hidrógeno, porque no tiene hidrógeno unido a oxígeno.

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$: forma $\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$, la interacción intermolecular más intensa, y además cada molécula puede formar hasta cuatro.

$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}$: es un sólido iónico, y fundirlo exige vencer la atracción electrostática de toda una red tridimensional, algo de otro orden de magnitud.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4<\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3<{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}<\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}$

Los valores reales lo confirman: $-182$ ºC, $-95$ ºC, 0 ºC y 845 ºC.