Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · 2020

a) Nombre los compuestos siguientes: $\mathrm{CH_2{=}CH_2}$ y $\mathrm{CaCl_2}$.

b) Explique el tipo de hibridación que presentan los átomos de carbono en la molécula $\mathrm{CH_2{=}CH_2}$.

c) ¿Qué tipo de enlace químico presenta la molécula $\mathrm{CaCl_2}$? Justifique la respuesta.

$\textbf{a) Nombre los compuestos siguientes: CH₂=CH₂ y CaCl₂.}$

$\mathrm{CH_2{=}CH_2}$ — $\textbf{eteno}$, conocido tradicionalmente como etileno. Es el alqueno más sencillo: dos carbonos unidos por un doble enlace, de fórmula molecular $\mathrm{C_2H_4}$.

$\mathrm{CaCl_2}$ — $\textbf{cloruro de calcio}$. El calcio actúa con $+2$ y el cloro con $-1$, así que hacen falta dos cloruros por cada catión para que el compuesto sea neutro.

$\textbf{b) Explique el tipo de hibridación que presentan los átomos de carbono en la molécula CH₂=CH₂.}$

Los dos carbonos presentan hibridación $\textbf{sp}^2$.

La hibridación se deduce del número de zonas electrónicas que rodean al átomo, entendiendo por zona cada enlace —simple, doble o triple— y cada par no enlazante.

Cada carbono del eteno está unido a dos hidrógenos y al otro carbono, es decir, tiene $\textbf{tres}$ zonas, porque el doble enlace cuenta como una sola. Para orientar tres direcciones se combinan el orbital $2s$ y dos de los $2p$:

$\text{tres híbridos } sp^2$, dispuestos en un plano y separados 120°.

El tercer orbital $2p$ queda sin hibridar, perpendicular a ese plano. Los híbridos $sp^2$ forman los enlaces sigma —dos C–H y uno C–C—, y el solapamiento lateral de los dos orbitales $p$ sin hibridar genera el enlace pi que completa el doble enlace.

De ahí que la molécula sea plana y que el doble enlace no permita el giro libre en torno a él, lo que hace posible la isomería geométrica en alquenos sustituidos.

$\textbf{c) ¿Qué tipo de enlace químico presenta la molécula CaCl₂? Justifique la respuesta.}$

Un enlace $\textbf{iónico}$.

Se combinan un metal alcalinotérreo, el calcio, muy poco electronegativo, con un no metal muy electronegativo, el cloro. La diferencia de electronegatividad es tan grande que no comparten electrones: hay transferencia.

$\mathrm{Ca} \rightarrow \mathrm{Ca^{2+}} + 2\,e^- \qquad \mathrm{Cl} + e^- \rightarrow \mathrm{Cl^-}$

Cada uno alcanza así la configuración del gas noble más próximo: el calcio la del argón al perder sus dos electrones $4s$, y cada cloro la del argón al ganar uno.

Estrictamente hablando, no existe una «molécula» de $\mathrm{CaCl_2}$: lo que hay es una red cristalina tridimensional de iones $\mathrm{Ca^{2+}}$ y $\mathrm{Cl^-}$ en proporción 1 a 2, unidos por atracción electrostática. De ahí sus propiedades: punto de fusión alto, sólido duro y frágil, soluble en agua y conductor de la electricidad fundido o disuelto, pero no en estado sólido.