Ejercicio resuelto de Química · 2020

Para las siguientes sustancias: ${\text{Br}}_2$, $\text{NaCl}$, ${\text{H}}_2\text{O}$ y $\text{Fe}$:

a) Explique el tipo de enlace que presentan. [0,5 puntos]

b) Indique el tipo de interacción que debe romperse para fundir cada compuesto. [0,5 puntos]

c) ¿Cuál de ellas tendrá un menor punto de fusión? [0,5 puntos]

d) Razone qué compuesto o compuestos conducirán la corriente en estado sólido, cuáles lo harán en estado fundido y cuáles no conducirán la corriente eléctrica en ningún caso. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{presentan.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$: dos átomos del mismo no metal comparten un par de electrones. Enlace $\mathbf{\text{covalente}}$, y como los dos átomos son iguales, apolar. Forma una sustancia molecular.

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$: un metal alcalino y un halógeno, con una diferencia de electronegatividad muy grande. Hay transferencia de electrones y el enlace es $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$; no hay moléculas, sino una red cristalina de iones $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ y $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$.

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$: dos no metales que comparten electrones, luego enlace $\mathbf{\text{covalente}}$, pero muy polar por la electronegatividad del oxígeno, y con la molécula angular, lo que la hace polar en conjunto.

$\mathrm{F}\mathrm{e}$: un metal. Enlace $\mathbf{\text{met}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lico}}$: una red de cationes inmersa en una nube de electrones deslocalizados.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{interacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{debe}}\mathbf{\text{romperse}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{fundir}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{compuesto.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Aquí conviene distinguir con cuidado el enlace $\mathbf{\text{dentro}}$ de la molécula del que hay que vencer $\mathbf{\text{entre}}$ unas partículas y otras, que es el que decide el punto de fusión.

$\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$: fuerzas de dispersión de London entre moléculas apolares. El enlace covalente Br–Br no se rompe al fundir.

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$: las atracciones electrostáticas de la red iónica, es decir, el propio enlace iónico.

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$: $\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$ entre moléculas, además de las fuerzas dipolo-dipolo y de dispersión.

$\mathrm{F}\mathrm{e}$: el enlace metálico, la atracción entre los cationes y la nube electrónica.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{menor}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fusi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El $\mathbf{\text{bromo}}$.

Es la única de las cuatro cuyas partículas solo se atraen por fuerzas de dispersión, las más débiles de todas. El agua, aunque también es molecular, tiene enlaces de hidrógeno, bastante más intensos; y el cloruro de sodio y el hierro tienen redes que hay que romper por completo, con puntos de fusión de 801 °C y 1538 °C respectivamente.

Los datos lo confirman: el bromo funde a $-7$ °C, por debajo incluso del agua, que lo hace a 0 °C.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{compuestos}}\mathbf{\text{conducir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lido,}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{lo}}\mathbf{\text{har}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundido}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{conducir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ctrica}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{ning}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{caso.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Para conducir hace falta que existan cargas libres capaces de desplazarse.

$\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lido}}$: solo el $\mathrm{F}\mathrm{e}$. Sus electrones deslocalizados se mueven por todo el cristal aunque los cationes estén fijos. Sigue conduciendo, por supuesto, cuando se funde.

$\mathbf{\text{Solo}}\mathbf{\text{fundido}}\mathbf{\text{(o}}\mathbf{\text{disuelto)}}$: el $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$. En el sólido los iones ocupan posiciones fijas de la red y no se desplazan; al fundirlo la red se deshace y los iones quedan libres.

$\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{ning}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{caso}}$: el $\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$ y el ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Son sustancias moleculares sin iones ni electrones libres. El agua pura conduce solo de forma despreciable, por su autoionización; el agua que sí conduce es la que lleva sales disueltas, y entonces quienes transportan la carga son esos iones y no ella.