Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · 2023

Explique los siguientes hechos:

a) El $\text{LiBr}$ funde a 552 °C, sin embargo el cloro ($\text{Cl}_2$) es un gas a 25 °C. [0,5 puntos]

b) El grafito no conduce la electricidad, mientras que el cobre ($\text{Cu}$) sí la conduce. [0,5 puntos]

$\textbf{a) El LiBr funde a 552 °C, sin embargo el cloro (Cl₂) es un gas a 25 °C. [0,5 puntos]}$

Lo que decide el punto de fusión de una sustancia es la intensidad de las fuerzas que hay que vencer para separar sus partículas, y esas fuerzas son de naturaleza muy distinta en los dos casos.

El $\mathrm{LiBr}$ es un compuesto $\textbf{iónico}$: se forma entre un metal alcalino y un halógeno, con una diferencia de electronegatividad grande. No hay moléculas de LiBr, sino una red cristalina tridimensional en la que cada $\mathrm{Li^+}$ está rodeado de aniones y viceversa. Fundirlo exige romper un número enorme de atracciones electrostáticas, que son muy intensas y de largo alcance: de ahí los 552 °C.

El $\mathrm{Cl_2}$ es una sustancia $\textbf{molecular}$. Dentro de cada molécula hay un enlace covalente fuerte, pero ese enlace no se rompe al fundir ni al hervir: lo que hay que vencer es la atracción $\textbf{entre}$ moléculas. Y como la molécula es apolar, esas fuerzas son solo de dispersión de London, débiles y de corto alcance. Basta muy poca energía para separarlas, así que a 25 °C el cloro ya es gas.

$\textbf{b) El grafito no conduce la electricidad, mientras que el cobre (Cu) sí la conduce. [0,5 puntos]}$

Conviene empezar corrigiendo el enunciado, porque el hecho que propone no es cierto: $\textbf{el grafito sí conduce la electricidad}$.

El grafito es una de las formas alotrópicas del carbono. Está formado por capas planas de átomos unidos en hexágonos, y cada carbono emplea solo tres de sus cuatro electrones de valencia en enlaces $\sigma$, con hibridación $sp^2$. El cuarto queda en un orbital $p$ perpendicular a la capa, y todos esos orbitales se solapan formando un sistema $\pi$ deslocalizado que recorre la lámina entera. Esos electrones son móviles, y por eso el grafito conduce a lo largo de sus capas, aunque bastante peor que un metal y de forma muy desigual según la dirección.

El contraste que sí tiene sentido es con el $\textbf{diamante}$, la otra forma alotrópica del carbono: allí cada átomo es $sp^3$ y emplea sus cuatro electrones en enlaces $\sigma$ dirigidos, sin ninguno deslocalizado, de modo que el diamante es aislante.

En cuanto al cobre, conduce porque es un $\textbf{metal}$: su red está formada por cationes $\mathrm{Cu^{2+}}$ inmersos en una nube de electrones deslocalizados que pertenecen al cristal entero y no a ningún átomo concreto. Al aplicar una diferencia de potencial, esos electrones se desplazan con facilidad. Es también la razón de que los metales sean buenos conductores del calor, dúctiles y maleables.