Enlace químico y geometría molecular

a) Verdadera.

Configuraciones: $\text{C}$: $1s^2\,2s^2\,2p^2$; $\text{Ne}$: $1s^2\,2s^2\,2p^6$. Los dos tienen su capa de valencia en $n = 2$, es decir, están en el mismo periodo. Al avanzar en el periodo aumenta el número de protones (de 6 a 10) mientras los electrones se van colocando en la misma capa, que apantalla poco a los de su mismo nivel. La carga nuclear efectiva crece, los electrones externos son atraídos con más fuerza y el átomo se contrae. Por tanto, el radio del carbono es mayor que el del neón.

b) Falsa.

Que haya enlaces polares es condición necesaria, pero no suficiente. El momento dipolar de la molécula es la suma vectorial de los momentos de sus enlaces, y si la molécula es simétrica se anulan. Contraejemplos:

• $\text{CO}_2$, lineal ($\text{O}\!=\!\text{C}\!=\!\text{O}$): los dos enlaces C=O son polares, pero sus momentos son iguales y opuestos; $\mu = 0$.
• $\text{CH}_4$ o $\text{CCl}_4$, tetraédricas: cuatro enlaces polares cuyos momentos se cancelan.
• $\text{BF}_3$, trigonal plana: tampoco tiene momento dipolar neto.

En cambio el agua, angular, sí es polar.

c) Falsa.

El etino es $\text{HC}\!\equiv\!\text{CH}$. Cada carbono forma solo dos enlaces σ (uno con el H y otro con el otro C) y dos enlaces π. Se explica con hibridación $sp$: el orbital $2s$ se combina con un solo $2p$ y da dos orbitales $sp$ opuestos (a 180 grados), con los que se forman los dos enlaces σ; los dos orbitales $2p$ sin hibridar de cada carbono se solapan lateralmente y forman los dos enlaces π del triple enlace. Por eso la molécula es lineal. La hibridación $sp^2$ corresponde a carbonos con un doble enlace, como en el eteno.

d) Verdadera.

Fórmula semidesarrollada (numerando desde el carbono del grupo ácido):$$\overset{4}{\text{C}}\text{H}_3-\overset{3}{\text{C}}\text{H(OH)}-\overset{2}{\text{C}}\text{H(OH)}-\overset{1}{\text{C}}\text{OOH}$$

• C2 está unido a $-\text{H}$, $-\text{OH}$, $-\text{COOH}$ y $-\text{CH(OH)CH}_3$: cuatro sustituyentes distintos → asimétrico (quiral).
• C3 está unido a $-\text{H}$, $-\text{OH}$, $-\text{CH}_3$ y $-\text{CH(OH)COOH}$: cuatro distintos → asimétrico.

Con dos carbonos asimétricos diferentes (los extremos de la cadena no son iguales, $\text{CH}_3$ frente a $\text{COOH}$, así que no puede haber forma meso), hay $2^2 = 4$ estereoisómeros: $(2R,3R)$, $(2S,3S)$, $(2R,3S)$ y $(2S,3R)$. Se agrupan en dos parejas de enantiómeros (imágenes especulares no superponibles):

• $(2R,3R)$ y $(2S,3S)$;
• $(2R,3S)$ y $(2S,3R)$.

Dos estereoisómeros de parejas distintas son diastereoisómeros.