Ejercicio resuelto de Química · 2022

Para las moléculas de etino, amoniaco, eteno y agua:

i) Justifique la hibridación de los átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno. [1,0 punto]

ii) Represente las moléculas de agua y amoniaco e indique su momento dipolar. [1,0 punto]

Datos: H, $Z = 1$; C, $Z = 6$; N, $Z = 7$; O, $Z = 8$.

$\textbf{i) Justifique la hibridación de los átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno. [1,0 punto]}$

La hibridación la marca el número de zonas de electrones que rodean al átomo: cada enlace, sea simple, doble o triple, cuenta como una, y cada par no enlazante también. Esas zonas se separan lo máximo posible, y a cada una le corresponde un orbital híbrido.

$\mathrm{C_2H_2}$ (etino): cada carbono se une a un hidrógeno y al otro carbono, dos zonas. Hibridación $sp$, disposición lineal. Los dos orbitales $p$ que quedan sin hibridar forman los dos enlaces $\pi$ del triple enlace.

$\mathrm{NH_3}$ (amoniaco): el nitrógeno tiene tres pares enlazantes y uno libre, cuatro zonas. Hibridación $sp^3$.

$\mathrm{C_2H_4}$ (eteno): cada carbono tiene tres zonas, dos enlaces C–H y el doble enlace. Hibridación $sp^2$, disposición trigonal plana, y el orbital $p$ restante da el enlace $\pi$.

$\mathrm{H_2O}$ (agua): el oxígeno tiene dos pares enlazantes y dos libres, cuatro zonas. Hibridación $sp^3$.

$\textbf{ii) Represente las moléculas de agua y amoniaco e indique su momento dipolar. [1,0 punto]}$

En las dos, los pares se disponen en tetraedro, pero la geometría molecular solo atiende a dónde están los átomos: el agua queda angular y el amoniaco, en pirámide trigonal.



En el $\mathrm{H_2O}$ los dos enlaces O–H son muy polares y, al estar la molécula doblada, sus momentos no se cancelan: la resultante apunta desde los hidrógenos hacia el oxígeno, sobre la bisectriz del ángulo.

En el $\mathrm{NH_3}$ ocurre lo mismo: los tres momentos N–H se suman según el eje de la pirámide, en la dirección del par no enlazante, y la resultante tampoco es nula.

Las dos moléculas son, por tanto, $\textbf{polares}$, y ambas forman enlaces de hidrógeno. El momento dipolar del agua es algo mayor (1,85 D frente a 1,47 D del amoniaco), porque el oxígeno es más electronegativo que el nitrógeno.