Ejercicio resuelto de Química · 2022

Razone sobre la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones (0,4 puntos por apartado):

a) El punto de ebullición de los siguientes compuestos: $\text{H}_2\text{O}$, $\text{LiBr}$ y $\text{C}_2\text{H}_6$, sigue el orden: $\text{C}_2\text{H}_6 > \text{H}_2\text{O} > \text{LiBr}$.

b) La configuración electrónica $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}\,4s^2\,4p^5$ corresponde a un metal.

c) El cloruro de calcio no conduce la electricidad en estado sólido, pero sí fundido.

d) Al sublimar hielo seco (dióxido de carbono) se rompen enlaces covalentes.

e) Las fuerzas intermoleculares están relacionadas con la polaridad de las moléculas.

$\textbf{a) El punto de ebullición de los siguientes compuestos: H₂O, LiBr y C₂H₆, sigue el orden: C₂H₆ > H₂O > LiBr. (0,4 puntos)}$

$\textbf{Falsa}$: el orden es exactamente el inverso. Lo que hay que comparar es qué fuerzas hay que vencer para separar las partículas de cada sustancia.

El $\mathrm{C_2H_6}$ es una molécula apolar y pequeña; sus únicas fuerzas intermoleculares son las de dispersión de London, muy débiles. Hierve a $-89$ °C.

El $\mathrm{H_2O}$ es molecular y polar, y sobre todo forma $\textbf{enlaces de hidrógeno}$, muy superiores a las fuerzas de dispersión. Hierve a 100 °C.

El $\mathrm{LiBr}$ es un compuesto $\textbf{iónico}$: no hay moléculas, sino una red tridimensional de iones, y hervirlo exige vencer atracciones electrostáticas que se extienden por todo el cristal. Hierve por encima de los 1200 °C.

$\mathrm{C_2H_6} < \mathrm{H_2O} < \mathrm{LiBr}$

$\textbf{b) La configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵ corresponde a un metal. (0,4 puntos)}$

$\textbf{Falsa}$. Contando los electrones se obtiene:

$2+2+6+2+6+10+2+5 = 35$

Es el $\textbf{bromo}$, y basta mirar sus electrones de valencia, $4s^2\,4p^5$, que son siete: pertenece al grupo 17 y al periodo 4, es decir, es un $\textbf{halógeno}$, un no metal.

El criterio general es este: los metales tienen pocos electrones de valencia y tienden a cederlos, mientras que los no metales tienen la capa casi completa y tienden a captarlos. Al bromo le falta un solo electrón para el octeto, así que forma el anión $\mathrm{Br^-}$ y es un buen oxidante, no un metal.

$\textbf{c) El cloruro de calcio no conduce la electricidad en estado sólido, pero sí fundido. (0,4 puntos)}$

$\textbf{Verdadera}$, y es una de las propiedades características de los compuestos iónicos.

Para que haya conducción hacen falta portadores de carga con libertad de movimiento. En el $\mathrm{CaCl_2}$ sólido los iones $\mathrm{Ca^{2+}}$ y $\mathrm{Cl^-}$ ocupan posiciones fijas en la red cristalina, sujetos por atracciones electrostáticas intensas: pueden vibrar, pero no desplazarse. Y tampoco hay electrones libres, como sí ocurre en un metal.

Al fundirlo se destruye la red y los iones quedan libres, de modo que pueden migrar hacia los electrodos y la sal conduce. Lo mismo ocurre al disolverla en agua.

Es, de hecho, la prueba experimental de que el enlace es iónico, y el fundamento de la electrólisis de sales fundidas.

$\textbf{d) Al sublimar hielo seco (dióxido de carbono) se rompen enlaces covalentes. (0,4 puntos)}$

$\textbf{Falsa}$. El hielo seco es $\mathrm{CO_2}$ sólido, un sólido $\textbf{molecular}$: sus moléculas conservan su identidad y se mantienen unidas entre sí por fuerzas de dispersión de London, ya que el $\mathrm{CO_2}$ es lineal y apolar.

Al sublimar solo se vencen esas $\textbf{fuerzas intermoleculares}$; los dobles enlaces C=O de cada molécula permanecen intactos, como demuestra el hecho de que lo que se obtiene es dióxido de carbono gas y no carbono y oxígeno por separado.

Precisamente porque esas fuerzas son tan débiles, el hielo seco sublima a $-78$ °C a presión atmosférica.

$\textbf{e) Las fuerzas intermoleculares están relacionadas con la polaridad de las moléculas. (0,4 puntos)}$

$\textbf{Verdadera}$. La polaridad es precisamente el criterio que decide qué tipo de fuerzas intermoleculares actúan y con qué intensidad:

Tipo de molécula	Fuerzas intermoleculares
Apolar	solo dispersión de London
Polar	dipolo-dipolo, además de la dispersión
Polar con H unido a F, O o N	enlace de hidrógeno, el más intenso de los tres

Conviene, eso sí, matizar la afirmación: la polaridad no es el único factor. Las fuerzas de dispersión están presentes en todas las moléculas, polares o no, y crecen con el número de electrones, de modo que entre dos moléculas grandes pueden llegar a pesar más que la polaridad. Es lo que explica que el yodo, apolar, sea sólido mientras el cloruro de hidrógeno, polar, es gas.