Ejercicio resuelto de Química · 2026

BLOQUE C (Consta de dos problemas, debes responder a 1 de ellos)
C1. En un laboratorio se han sintetizado tres compuestos desconocidos: el compuesto X presenta un punto de fusión de 1520 °C y conduce la electricidad en estado fundido, pero no en estado sólido; el compuesto Y tiene un punto de fusión de −112 °C y es un gas a temperatura ambiente; sin embargo, el compuesto Z es un sólido duro que presenta un punto de fusión superior a 3000 °C, es insoluble en agua y no conduce la electricidad.

a) Identificar el tipo de enlace predominante en cada compuesto (iónico, metálico, molécula covalente o red covalente) y justificar la respuesta en base a las propiedades descritas. (0,75)
b) Se sabe que el compuesto Y está formado por tres átomos de cloro unidos a un átomo central de fósforo. Dibujar su estructura de Lewis y determinar su geometría molecular mediante la Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia (RPECV). ¿Es una molécula polar? Justificar. (0,75)
c) Explicar qué tipo de fuerzas intermoleculares están presentes en el compuesto Y en estado líquido. (0,50)

$\textbf{a) Identificar el tipo de enlace predominante en cada compuesto (iónico, metálico, molécula covalente o red covalente) y justificar la respuesta en base a las propiedades descritas. (0,75)}$

Se razona compuesto por compuesto, apoyándose en las dos propiedades que mejor discriminan entre tipos de enlace: la temperatura de fusión, que mide la fuerza de las interacciones que hay que vencer, y la conductividad eléctrica, que informa de si existen portadores de carga libres.

El compuesto X funde a 1520 ºC, temperatura muy alta, lo que indica interacciones intensas en todo el sólido. Es aislante en estado sólido pero conductor fundido: al fundirse aparecen partículas cargadas libres. Eso solo lo explica una red de iones, inmóviles en el cristal y móviles en el fundido.

$\text{X}\Rightarrow \text{enlace iónico}$

El compuesto Y funde a $-112$ ºC y es un gas a temperatura ambiente, de modo que las fuerzas que mantienen unidas sus partículas son muy débiles. Los enlaces dentro de la molécula son fuertes, pero entre moléculas solo hay fuerzas intermoleculares.

$\text{Y}\Rightarrow \text{molécula covalente}$

El compuesto Z es duro, funde por encima de 3000 ºC, es insoluble en agua y no conduce la electricidad ni en estado sólido. La dureza y la temperatura de fusión piden enlaces covalentes fuertes extendidos por todo el cristal, y la ausencia de conductividad descarta tanto iones como electrones deslocalizados.

$\text{Z}\Rightarrow \text{red covalente}$

Se descarta el enlace metálico en los tres casos, porque ninguno conduce la electricidad en estado sólido, que es la propiedad característica de los metales.

X es un compuesto iónico, Y una sustancia molecular covalente y Z un sólido covalente reticular.

$\textbf{b) Se sabe que el compuesto Y está formado por tres átomos de cloro unidos a un átomo central de fósforo. Dibujar su estructura de Lewis y determinar su geometría molecular mediante la Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia (RPECV). ¿Es una molécula polar? Justificar. (0,75)}$

El compuesto Y es el tricloruro de fósforo, $\mathrm{PCl_3}$. Se cuentan los electrones de valencia disponibles, se reparten en enlaces y pares solitarios hasta completar el octeto de todos los átomos y después se aplica RPECV al átomo central.

$\mathrm{P}:\ [\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^3\Rightarrow 5\ e^-\ \text{de valencia}$

$\mathrm{Cl}:\ [\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^5\Rightarrow 7\ e^-\ \text{de valencia}$

$e^-_{\text{totales}}=5+3\cdot7=26\ e^-=13\ \text{pares}$

Tres de esos pares forman los enlaces P–Cl; los diez restantes quedan como pares solitarios, nueve repartidos entre los tres cloros y uno sobre el fósforo.

$3\ \text{pares enlazantes}+10\ \text{pares solitarios}=13\ \text{pares}$

El fósforo queda por tanto rodeado de cuatro pares de electrones: tres enlazantes y uno solitario. Según RPECV los cuatro se disponen hacia los vértices de un tetraedro para separarse lo más posible, pero la geometría molecular la definen únicamente los átomos enlazados.

$\mathrm{AX_3E}\Rightarrow \text{disposición tetraédrica}\Rightarrow \text{geometría de pirámide trigonal}$

El par solitario ocupa más volumen que un par enlazante, porque solo lo atrae un núcleo, así que comprime los tres enlaces y cierra el ángulo por debajo del valor tetraédrico:

$\widehat{\mathrm{Cl}\text{-}\mathrm{P}\text{-}\mathrm{Cl}}<109{,}5^{\circ}$

En cuanto a la polaridad, el cloro es más electronegativo que el fósforo, por lo que cada enlace P–Cl está polarizado y tiene su propio momento dipolar. Al no ser la molécula plana ni simétrica respecto del átomo central, esos tres momentos no se anulan entre sí y su suma vectorial es distinta de cero.

$\vec\mu_{\text{total}}=\vec\mu_1+\vec\mu_2+\vec\mu_3\neq\vec 0$

El tricloruro de fósforo tiene geometría de pirámide trigonal, con un ángulo de enlace algo menor de 109,5º, y es una molécula polar.



$\textbf{c) Explicar qué tipo de fuerzas intermoleculares están presentes en el compuesto Y en estado líquido. (0,50)}$

Para decidir qué fuerzas intermoleculares operan basta con saber si la molécula es polar y si tiene hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo.

En el apartado anterior se ha establecido que el $\mathrm{PCl_3}$ es polar, es decir, que se comporta como un dipolo permanente. Entre dipolos permanentes aparecen fuerzas de atracción de Keesom, en las que el extremo negativo de una molécula se orienta hacia el positivo de la vecina.

$\text{dipolo permanente}-\text{dipolo permanente (fuerzas de Keesom)}$

A ellas se suman siempre las fuerzas de dispersión de London, debidas a los dipolos instantáneos que genera el movimiento electrónico. En el $\mathrm{PCl_3}$ no son despreciables, porque los tres átomos de cloro aportan muchos electrones y una nube electrónica grande se polariza con facilidad.

$\text{dipolo instantáneo}-\text{dipolo inducido (fuerzas de London)}$

Queda descartado el enlace de hidrógeno, ya que la molécula no contiene ningún átomo de hidrógeno unido a flúor, oxígeno o nitrógeno.

En el $\mathrm{PCl_3}$ líquido actúan fuerzas de Van der Waals de dos tipos: atracciones dipolo-dipolo permanente, por ser una molécula polar, y fuerzas de dispersión de London, favorecidas por el gran número de electrones de los cloros.