Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · Andalucía · 2024

Dados tres elementos cuyas configuraciones electrónicas son: A $(1s^{2}2s^{2}2p^{2})$; B $(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1})$ y C $(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{5})$

a) Explique si es posible que existan las moléculas $\text{B}_2$ y $\text{C}_2$. [0,5 puntos]

b) Justifique el tipo de enlace que se dará entre los elementos B y C. [0,5 puntos]

c) Razone si el compuesto formado por A y C será polar. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Explique si es posible que existan las moléculas B₂ y C₂. [0,5 puntos]}$

Primero conviene identificar los tres elementos por su configuración:

$\mathrm{A}: 1s^2\,2s^2\,2p^2$ — carbono, $Z = 6$, no metal del grupo 14.

$\mathrm{B}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$ — sodio, $Z = 11$, metal alcalino.

$\mathrm{C}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ — cloro, $Z = 17$, halógeno.

$\mathrm{B_2}$ no es una especie estable en condiciones ordinarias. El sodio es un metal: sus átomos no comparten electrones de dos en dos, sino que forman una red metálica en la que los electrones de valencia están deslocalizados entre todos los cationes.

$\mathrm{C_2}$ sí existe, y es la forma habitual del cloro. Al cloro le falta un electrón para el octeto, así que dos átomos lo consiguen compartiendo un par:

$\mathrm{Cl-Cl}$

$\textbf{b) Justifique el tipo de enlace que se dará entre los elementos B y C. [0,5 puntos]}$

Se enfrentan un metal alcalino y un halógeno, es decir, el elemento que más fácilmente cede un electrón y el que más ávidamente lo capta. La diferencia de electronegatividad es enorme, así que no hay reparto sino transferencia:

$\mathrm{Na} \rightarrow \mathrm{Na^+} + e^- \qquad \mathrm{Cl} + e^- \rightarrow \mathrm{Cl^-}$

El enlace es iónico y el compuesto, $\mathrm{NaCl}$, un sólido cristalino formado por una red de cationes y aniones alternados.

$\textbf{c) Razone si el compuesto formado por A y C será polar. [0,5 puntos]}$

El carbono necesita cuatro enlaces y el cloro uno, así que el compuesto es el tetracloruro de carbono, $\mathrm{CCl_4}$.

El carbono queda rodeado de cuatro pares enlazantes y ninguno libre, de modo que la geometría es tetraédrica, con ángulos de 109,5°.

Cada enlace C-Cl sí es polar, porque el cloro es bastante más electronegativo que el carbono. Pero los cuatro momentos dipolares son iguales y están dispuestos con simetría perfecta, así que su suma vectorial se anula:

$\vec{\mu}_{\text{total}} = \vec{0}$

La molécula de $\mathrm{CCl_4}$ es apolar. Tener enlaces polares no basta: hace falta además que la geometría no los cancele.