QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Fuerzas intermoleculares y propiedades

Andalucía · 2020 · Reserva 1

Enunciado

Bloque B · B3. Dadas las siguientes sustancias,

\text{Al}

\text{SO}_2

\text{KCl}

, indique razonadamente la sustancia que presenta:

a) Mayor solubilidad en agua.

b) Menor punto de fusión.

c) Mayor conductividad térmica.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) el KCl: iónico, sus iones se solvatan en agua}\;}

\boxed{\;\textbf{b) el } \text{SO}_2: \text{ molecular, solo hay fuerzas intermoleculares } (-72\ ^\circ\text{C})\;}

\boxed{\;\textbf{c) el Al: enlace metálico con electrones deslocalizados}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las tres preguntas se responden de golpe si empiezas clasificando las sustancias por su tipo de enlace, porque cada tipo tiene un perfil de propiedades característico:

Sustancia	Enlace	Partículas
$\text{Al}$	metálico	cationes en un mar de electrones
$\text{SO}_2$	covalente molecular	moléculas polares
$\text{KCl}$	iónico	red de $\text{K}^+$ y $\text{Cl}^-$

Con esa tabla delante, cada apartado se decide en una línea.

Desarrollo

a) Mayor solubilidad en agua: el $\text{KCl}$ .

El cloruro de potasio es un compuesto iónico. Al disolverse, las moléculas de agua —muy polares— rodean y solvatan los iones: el oxígeno se orienta hacia el

\text{K}^+

y los hidrógenos hacia el

\text{Cl}^-

. La energía de hidratación liberada compensa la energía reticular:

\text{KCl}(s) \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{O}\;} \text{K}^+(ac) + \text{Cl}^-(ac) \qquad s \approx 340 \text{ g}\cdot\text{L}^{-1}

Los otros dos:

$\text{SO}_2$ : es una molécula polar y se disuelve razonablemente ( $\approx 94\ \text{g}\cdot\text{L}^{-1}$ ), reaccionando además parcialmente para dar ácido sulfuroso. Pero muy por debajo del $\text{KCl}$ .
$\text{Al}$ : metal, prácticamente insoluble. Sus átomos están unidos por enlace metálico y el agua no puede solvatarlos.

b) Menor punto de fusión: el $\text{SO}_2$ .

Es la única sustancia molecular de las tres. Fundirla exige romper solo fuerzas intermoleculares (dipolo-dipolo y London), no enlaces:

T_f(\text{SO}_2) = -72\ ^\circ\text{C} \;\lll\; T_f(\text{Al}) = 660\ ^\circ\text{C} \;<\; T_f(\text{KCl}) = 770\ ^\circ\text{C}

En el aluminio hay que vencer el enlace metálico y en el

\text{KCl}

, la energía reticular de una red iónica: en ambos casos, cientos de kJ·mol⁻¹.

De hecho, el

\text{SO}_2

es un gas a temperatura ambiente, mientras que los otros dos son sólidos.

c) Mayor conductividad térmica: el $\text{Al}$ .

En un metal, los electrones de valencia están deslocalizados formando un "mar electrónico" que se extiende por todo el cristal. Esos electrones móviles transportan con enorme eficacia tanto la carga (conductividad eléctrica) como la energía cinética (conductividad térmica):

\kappa(\text{Al}) = 237 \; \text{W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}

En los otros dos no hay portadores móviles:

$\text{KCl}$ sólido: sus iones están fijos en la red y solo vibran; el calor se propaga por vibraciones de red, mucho menos eficaces ( $\approx 6\ \text{W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$ ).
$\text{SO}_2$ : gas molecular, el peor conductor de los tres.

Es la razón de que el aluminio se emplee en radiadores, disipadores y utensilios de cocina.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

Este tipo de cuestión se resuelve entero si clasificas primero las sustancias. Ten memorizado el perfil de cada tipo de enlace:
Iónico Metálico Molecular
$T_f$ alto variable, suele ser alto bajo
Solubilidad en agua alta (si es soluble) nula depende de la polaridad
Conductividad eléctrica fundido o disuelto sólido y fundido nula
Conductividad térmica baja muy alta muy baja
Dureza duro y frágil dúctil y maleable blando
Y precisa el vocabulario en c): el $\text{KCl}$ sólido no conduce, pero fundido o disuelto sí (conducción iónica). El metal conduce en todos sus estados, y además por electrones, que es un mecanismo mucho más eficaz.

	Iónico	Metálico	Molecular
$T_f$	alto	variable, suele ser alto	bajo
Solubilidad en agua	alta (si es soluble)	nula	depende de la polaridad
Conductividad eléctrica	fundido o disuelto	sólido y fundido	nula
Conductividad térmica	baja	muy alta	muy baja
Dureza	duro y frágil	dúctil y maleable	blando