Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · 2022

B.1 Dadas las siguientes especies: $\mathrm{F}\mathrm{e}$, $\mathrm{B}{\mathrm{H}}_3$, $\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$ y $\mathrm{M}\mathrm{g}{\mathrm{F}}_2$.

a) (0,5 puntos) Justifique qué tipo de enlace presenta cada una de ellas.
b) (0,5 puntos) Indique cuál/es conducirán la corriente en estado sólido y cuál/es lo harán en estado fundido.
c) (1 punto) Para las especies covalentes: indique y represente la geometría molecular, diga la hibridación del átomo central, y justifique su polaridad.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{presenta}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El tipo de enlace se deduce del carácter metálico o no metálico de los elementos que se combinan.

$\mathrm{F}\mathrm{e}$: un metal en estado puro, así que sus átomos ceden los electrones de valencia a una nube deslocalizada. Enlace $\mathbf{\text{met}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lico}}$.

$\mathrm{B}{\mathrm{H}}_3$ y $\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$: todos sus átomos son no metales, con diferencias de electronegatividad pequeñas, así que comparten electrones. Enlace $\mathbf{\text{covalente}}$.

$\mathrm{M}\mathrm{g}{\mathrm{F}}_2$: un metal alcalinotérreo y el no metal más electronegativo de todos. La diferencia de electronegatividad es enorme y hay transferencia de electrones. Enlace $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l/es}}\mathbf{\text{conducir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lido}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l/es}}\mathbf{\text{lo}}\mathbf{\text{har}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundido.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Para conducir hacen falta cargas libres capaces de moverse.

$\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lido}}$ solo conduce el $\mathrm{F}\mathrm{e}$. Sus electrones de valencia están deslocalizados y recorren todo el metal sin que la red se deshaga.

$\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundido}}$ conduce el $\mathrm{M}\mathrm{g}{\mathrm{F}}_2$. En el sólido los iones existen pero están fijos en la red; al fundirlo la red se rompe y los iones quedan libres para desplazarse. Sólido es, por tanto, un aislante.

El $\mathrm{B}{\mathrm{H}}_3$ y el $\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$ no conducen en ningún caso: son sustancias moleculares, sin electrones libres ni iones.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Para}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{covalentes:}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{represente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{geometr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{molecular,}}\mathbf{\text{diga}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{central,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{justifique}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{polaridad.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathrm{B}{\mathrm{H}}_3$: el boro tiene 3 electrones de valencia y los usa todos en enlaces, sin que le quede ningún par libre; es una excepción al octeto, porque se queda rodeado de solo 6 electrones. Con tres zonas de densidad electrónica, la geometría es $\mathbf{\text{triangular}}\mathbf{\text{plana}}$, con el boro en el centro y los tres hidrógenos en los vértices, a 120°, e hibridación $s{p}^2$.

Los enlaces B–H están algo polarizados, pero los tres son idénticos y están a 120° en un mismo plano, así que su suma vectorial es nula: la molécula es $\mathbf{\text{apolar}}$.

$\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$: el carbono forma cuatro enlaces simples, tres con cloros y uno con el hidrógeno, y no le queda ningún par libre. Con cuatro zonas, la geometría es $\mathbf{\text{tetra}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{drica}}$, algo deformada porque los cloros son mucho más voluminosos que el hidrógeno, e hibridación $s{p}^3$.

Aquí no hay simetría que compense nada: los tres enlaces C–Cl son claramente polares y el C–H casi no lo es, de modo que los momentos dipolares no se cancelan y la molécula es $\mathbf{\text{polar}}$.

El contraste entre las dos es el sentido del apartado: tener enlaces polares no basta para que una molécula lo sea; hace falta además que la geometría no sea simétrica.