Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · Andalucía · 2023

Responda a las siguientes cuestiones de manera razonada:

a) Dados los compuestos $\text{CaF}_2$ y $\text{CO}_2$, identifique el tipo de enlace que predomina en cada uno de ellos. [0,5 puntos]

b) Ordene los compuestos $\text{CaF}_2$, $\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$ de menor a mayor punto de ebullición. [0,5 puntos]

c) De los compuestos $\text{NaF}$, $\text{KF}$ y $\text{LiF}$, ¿cuál tiene mayor energía reticular? [0,5 puntos]

$\textbf{a) Dados los compuestos CaF₂ y CO₂, identifique el tipo de enlace que predomina en cada uno de ellos. [0,5 puntos]}$

$\mathrm{CaF_2}$ une un metal alcalinotérreo con un halógeno. La diferencia de electronegatividad es enorme, así que no hay reparto de electrones sino transferencia: el calcio cede dos y cada flúor capta uno.

$\mathrm{Ca^{2+}} + 2\,\mathrm{F^-}$

El enlace es iónico y el compuesto es una red cristalina tridimensional, no moléculas sueltas.

$\mathrm{CO_2}$ une dos no metales, con electronegatividades parecidas. Aquí los electrones se comparten: el carbono forma dos dobles enlaces, uno con cada oxígeno. El enlace es covalente y el compuesto es molecular.

$\textbf{b) Ordene los compuestos CaF₂, CO₂ y H₂O de menor a mayor punto de ebullición. [0,5 puntos]}$

Lo que hay que romper al hervir no son los enlaces internos, sino las fuerzas que mantienen unidas unas unidades con otras.

$\mathrm{CO_2}$: molécula lineal y simétrica, apolar. Entre sus moléculas solo hay fuerzas de dispersión, las más débiles de todas; de hecho sublima a $-78\ ^\circ\mathrm{C}$.

$\mathrm{H_2O}$: molécula angular y polar, con hidrógeno unido a oxígeno. Forma enlaces de hidrógeno, mucho más fuertes que las de dispersión: hierve a 100 °C.

$\mathrm{CaF_2}$: sólido iónico. Para fundirlo o hervirlo hay que romper la red entera, con atracciones electrostáticas entre iones de carga opuesta. Supera con mucho a los dos anteriores.

$\mathrm{CO_2} < \mathrm{H_2O} < \mathrm{CaF_2}$

$\textbf{c) De los compuestos NaF, KF y LiF, ¿cuál tiene mayor energía reticular? [0,5 puntos]}$

La energía reticular crece con el producto de las cargas y disminuye con la distancia entre los iones:

$U \propto \frac{|z_+ \cdot z_-|}{d_+ + d_-}$

Los tres compuestos tienen las mismas cargas ($+1$ y $-1$) y el mismo anión, así que solo cambia el tamaño del catión. Bajando por el grupo 1 el radio crece:

$r(\mathrm{Li^+}) < r(\mathrm{Na^+}) < r(\mathrm{K^+})$

El catión más pequeño da la distancia más corta y, por tanto, la red más fuerte. La mayor energía reticular es la del $\mathrm{LiF}$.