Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · La Rioja · 2024

Razone, en función al tipo de enlace que presentan las siguientes especies, la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones (0,5 puntos por apartado):

a) El fluoruro de potasio $(\text{KF})$ es soluble en agua.

b) El aluminio no conduce la electricidad y es un mal conductor térmico.

c) El metano $(\text{CH}_4)$ tiene un punto de fusión más alto que el amoniaco $(\text{NH}_3)$.

d) Los sólidos de red covalente, como el diamante, presentan un punto de fusión muy alto.

$\textbf{a) El fluoruro de potasio (KF) es soluble en agua. (0,5 puntos)}$

$\textbf{Verdadera}$. El $\mathrm{KF}$ une un metal alcalino con un halógeno, con una diferencia de electronegatividad enorme, así que el enlace es $\textbf{iónico}$: el sólido es una red de iones $\mathrm{K^+}$ y $\mathrm{F^-}$.

El agua es un disolvente muy polar y, además, con una constante dieléctrica alta. Sus moléculas rodean a cada ion orientando hacia él el extremo de carga opuesta —el oxígeno hacia los cationes y los hidrógenos hacia los aniones— y la energía que se libera en esa hidratación compensa la que hay que aportar para desmontar la red.

Por eso los compuestos iónicos son, como regla general, solubles en agua, y sus disoluciones conducen la electricidad porque contienen iones libres.

$\textbf{b) El aluminio no conduce la electricidad y es un mal conductor térmico. (0,5 puntos)}$

$\textbf{Falsa}$, y doblemente. El aluminio es un metal, y su enlace es $\textbf{metálico}$: los cationes ocupan las posiciones de la red y los electrones de valencia quedan deslocalizados en una «nube» que pertenece a todo el cristal.

Esos electrones libres son justamente lo que explica las dos propiedades. Al aplicar una diferencia de potencial se desplazan con facilidad, de modo que el aluminio es un $\textbf{excelente conductor eléctrico}$ —solo por detrás de la plata, el cobre y el oro—, hasta el punto de emplearse en los cables de alta tensión por su buena conductividad unida a su ligereza. Y transportan también energía cinética de unas zonas a otras, lo que lo convierte en un $\textbf{buen conductor térmico}$: de ahí las sartenes y los disipadores de calor.

$\textbf{c) El metano (CH₄) tiene un punto de fusión más alto que el amoniaco (NH₃). (0,5 puntos)}$

$\textbf{Falsa}$. Las dos son sustancias covalentes moleculares, así que fundir cualquiera de ellas solo exige vencer las fuerzas $\textbf{intermoleculares}$; hay que comparar esas.

El $\mathrm{CH_4}$ es tetraédrico y perfectamente simétrico, con enlaces C–H apenas polares: la molécula es $\textbf{apolar}$ y solo dispone de fuerzas de dispersión de London, muy débiles en una molécula tan pequeña.

El $\mathrm{NH_3}$ es piramidal, con un par no enlazante, y sus enlaces N–H son claramente polares: la molécula es polar y, sobre todo, forma $\textbf{enlaces de hidrógeno}$, porque tiene hidrógeno unido a nitrógeno y pares libres para aceptarlos.

Los enlaces de hidrógeno son mucho más intensos que las fuerzas de dispersión, de modo que el amoníaco funde a temperatura más alta que el metano, y no al revés.

$\textbf{d) Los sólidos de red covalente, como el diamante, presentan un punto de fusión muy alto. (0,5 puntos)}$

$\textbf{Verdadera}$. En un sólido de red covalente todos los átomos están unidos entre sí por enlaces covalentes formando una red continua; no hay moléculas discretas, y el cristal entero es en la práctica una sola macromolécula.

La consecuencia es que fundirlo obliga a $\textbf{romper enlaces covalentes}$, que son de los más fuertes que existen, y no simples fuerzas intermoleculares. De ahí las temperaturas de fusión extremas: el diamante supera los 3500 °C, y con él van la dureza máxima, la insolubilidad en cualquier disolvente y el carácter aislante.

Es el contraste con el apartado anterior: el metano y el diamante están hechos de carbono e hidrógeno o de carbono solo, y sus enlaces internos son covalentes en ambos casos, pero uno funde a −182 °C y el otro a más de 3500, porque en uno hay moléculas y en el otro no.