QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts
Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2017 · Julio · Opción B
Enunciado
El dióxido de carbono () es una molécula apolar, mientras que el agua () es una molécula polar.
a) Explicar la polaridad a partir de la geometría molecular. (0,75 puntos)
b) Confirmar estas geometrías empleando las estructuras de Lewis y aplicando la teoría de repulsión de pares electrónicos de valencia. (0,75 puntos)
Justificar las respuestas.
Datos (de la tabla del examen): números atómicos H = 1, C = 6, O = 8.
a) Explicar la polaridad a partir de la geometría molecular. (0,75 puntos)
b) Confirmar estas geometrías empleando las estructuras de Lewis y aplicando la teoría de repulsión de pares electrónicos de valencia. (0,75 puntos)
Justificar las respuestas.
Datos (de la tabla del examen): números atómicos H = 1, C = 6, O = 8.
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Resultado
a) El CO₂ es lineal y sus dos momentos dipolares C=O se anulan: apolar. El H₂O es angular y sus momentos dipolares O–H no se anulan: polar.
b) CO₂: O=C=O, el C sin pares libres (AB₂), lineal (180°). H₂O: el O con dos enlaces y dos pares solitarios (AB₂E₂), angular (≈ 104,5°).
b) CO₂: O=C=O, el C sin pares libres (AB₂), lineal (180°). H₂O: el O con dos enlaces y dos pares solitarios (AB₂E₂), angular (≈ 104,5°).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia
Los enlaces C–O y O–H son polares porque el oxígeno es más electronegativo que el carbono y que el hidrógeno. Que la molécula sea polar o no depende de si los momentos dipolares de sus enlaces se anulan, y eso lo decide la geometría: en una molécula lineal y simétrica se anulan; en una angular, no.
Para confirmar las geometrías se cuentan los electrones de valencia, se dibuja la estructura de Lewis y se cuentan los pares (enlazantes y solitarios) alrededor del átomo central: según la TRPECV, se colocan lo más lejos posible unos de otros.
Para confirmar las geometrías se cuentan los electrones de valencia, se dibuja la estructura de Lewis y se cuentan los pares (enlazantes y solitarios) alrededor del átomo central: según la TRPECV, se colocan lo más lejos posible unos de otros.
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Desarrollo
a) Polaridad y geometría
b) Configuraciones y electrones de valenciaElectrones de valencia: H 1, C 4, O 6.
Estructura de Lewis y TRPECV del CO₂
electrones de valencia (8 pares). El carbono, átomo central, forma un doble enlace con cada oxígeno (O=C=O) y no le queda ningún par solitario; cada oxígeno tiene dos pares solitarios. Todos cumplen el octeto.
Alrededor del C hay dos «dominios» de electrones (los dos dobles enlaces, que cuentan como una dirección cada uno) y ningún par libre: tipo . Para estar lo más alejados posible se colocan a 180°: geometría lineal.
Estructura de Lewis y TRPECV del H₂O
electrones de valencia (4 pares). El oxígeno, átomo central, forma dos enlaces simples O–H y le quedan dos pares solitarios; cada H tiene su par de enlace.
Alrededor del O hay cuatro pares (2 enlazantes y 2 solitarios), tipo : los cuatro pares se orientan hacia los vértices de un tetraedro, pero solo dos de ellos tienen átomos. La molécula es angular, con un ángulo menor que el tetraédrico (unos 104,5°) porque los pares solitarios repelen más que los de enlace.
Las geometrías que predice la TRPECV (lineal y angular) son justamente las que explican la polaridad del apartado a).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)- CO₂: los dos enlaces C=O son polares (el O, más electronegativo, lleva la carga parcial negativa). Si la molécula es lineal (O=C=O, ángulo de 180°), los dos momentos dipolares son iguales y de sentidos opuestos: su suma vectorial es cero y la molécula es apolar.
- H₂O: los dos enlaces O–H son polares (carga parcial negativa en el O). Si la molécula es angular, los dos momentos dipolares forman un ángulo y su suma no es cero: hay un momento dipolar neto que apunta hacia el oxígeno y la molécula es polar.
b) Configuraciones y electrones de valenciaElectrones de valencia: H 1, C 4, O 6.
Estructura de Lewis y TRPECV del CO₂
electrones de valencia (8 pares). El carbono, átomo central, forma un doble enlace con cada oxígeno (O=C=O) y no le queda ningún par solitario; cada oxígeno tiene dos pares solitarios. Todos cumplen el octeto.
Alrededor del C hay dos «dominios» de electrones (los dos dobles enlaces, que cuentan como una dirección cada uno) y ningún par libre: tipo . Para estar lo más alejados posible se colocan a 180°: geometría lineal.
Estructura de Lewis y TRPECV del H₂O
electrones de valencia (4 pares). El oxígeno, átomo central, forma dos enlaces simples O–H y le quedan dos pares solitarios; cada H tiene su par de enlace.
Alrededor del O hay cuatro pares (2 enlazantes y 2 solitarios), tipo : los cuatro pares se orientan hacia los vértices de un tetraedro, pero solo dos de ellos tienen átomos. La molécula es angular, con un ángulo menor que el tetraédrico (unos 104,5°) porque los pares solitarios repelen más que los de enlace.
Las geometrías que predice la TRPECV (lineal y angular) son justamente las que explican la polaridad del apartado a).
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Consejo
Distingue polaridad de enlace y polaridad de molécula: el CO₂ tiene enlaces polares y, aun así, es apolar porque su geometría hace que los momentos dipolares se cancelen.
En la TRPECV del agua, cuenta también los pares solitarios del oxígeno: si los olvidas, sale «lineal», que es el error típico. La disposición de los pares es tetraédrica, pero la geometría se nombra por los átomos: angular.
Paso 1 de 3
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