Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · 2022

B1. Indicar el tipo de enlace que debe romperse para:

a) Disolver cloruro de calcio en agua. (0,50)
b) Vaporizar bromo. (0,50)
c) Fundir oro. (0,50)
d) Vaporizar agua. (0,50)

En cada caso hay que identificar qué mantiene unidas las partículas de la sustancia, porque es eso y solo eso lo que hay que vencer. Conviene fijar de antemano el tipo de enlace de las cuatro:

Sustancia	Elementos	Tipo de enlace	Unidad estructural $\mathrm{CaCl_2}$	metal + no metal	iónico	red de iones $\mathrm{Br_2}$	un solo no metal	covalente	moléculas diatómicas apolares Au	un solo metal	metálico	red de cationes y electrones deslocalizados $\mathrm{H_2O}$	dos no metales	covalente	moléculas angulares polares

$\textbf{a) Disolver cloruro de calcio en agua. (0,50)}$

El cloruro de calcio es un compuesto iónico: una red tridimensional de iones $\mathrm{Ca^{2+}}$ y $\mathrm{Cl^-}$ unidos por atracciones electrostáticas. Disolverlo exige desmontar esa red.

$\mathrm{CaCl_2}\,(s)\ \xrightarrow{\ \mathrm{H_2O}\ }\ \mathrm{Ca^{2+}}\,(aq)+2\,\mathrm{Cl^-}\,(aq)$

Hay que romper el enlace iónico, es decir, vencer las fuerzas de atracción electrostática entre iones de signo contrario. El agua lo facilita por ser un disolvente muy polar: sus dipolos rodean a cada ion y la energía de hidratación compensa la energía reticular que hay que aportar.

$\textbf{b) Vaporizar bromo. (0,50)}$

El bromo forma moléculas diatómicas independientes. Vaporizarlo no exige romper el enlace Br–Br, sino solo separar unas moléculas de otras.

$\mathrm{Br_2}\,(l)\rightarrow \mathrm{Br_2}\,(g)$

Al estar formada por dos átomos idénticos la molécula es apolar, de modo que solo dispone de fuerzas de dispersión de London.

Hay que vencer fuerzas intermoleculares de Van der Waals, concretamente fuerzas de dispersión de London. Son las más débiles de las cuatro situaciones, y aun así apreciables aquí porque el bromo tiene muchos electrones y una nube muy polarizable: por eso es líquido a temperatura ambiente y no gas.

$\textbf{c) Fundir oro. (0,50)}$

El oro es un metal puro: una red de cationes inmersa en una nube de electrones de valencia deslocalizados. Fundirlo exige deshacer esa red.

$\mathrm{Au}\,(s)\rightarrow \mathrm{Au}\,(l)$

Hay que romper el enlace metálico, es decir, vencer la atracción entre los cationes de la red y el mar de electrones deslocalizados que los cohesiona. Es un enlace intenso, y de ahí que el oro funda por encima de los 1000 ºC.

$\textbf{d) Vaporizar agua. (0,50)}$

El agua forma moléculas angulares y polares, y además reúne las condiciones del enlace de hidrógeno: hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo y pequeño con pares solitarios disponibles.

$\mathrm{H_2O}\,(l)\rightarrow \mathrm{H_2O}\,(g)$

Hay que romper los enlaces de hidrógeno que unen unas moléculas de agua con otras, además de las fuerzas de Van der Waals de tipo dipolo-dipolo que se suman a ellos. En ningún caso se rompen los enlaces covalentes O–H internos de la molécula, que sobreviven intactos al cambio de estado.

Ordenando los cuatro procesos por la energía que exigen, el más costoso es fundir el oro, con enlace metálico, seguido de disolver el cloruro de calcio, con enlace iónico; después vaporizar el agua, con enlaces de hidrógeno, y por último vaporizar el bromo, con simples fuerzas de dispersión.