QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Fuerzas intermoleculares y propiedades

Andalucía · 2020 · Reserva 4

Enunciado

Bloque B · B3. Indique justificadamente si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas:

a) El

\text{HI}

tiene menor punto de ebullición que el

\text{HF}

.

b) El

\text{PCl}_3

presenta geometría plana triangular según la TRPEV.

c) El

\text{NaCl}

presenta un punto de fusión menor que el

\text{NaBr}

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) Verdadera: el HF forma enlaces de hidrógeno}\;}

\boxed{\;\textbf{b) Falsa: es pirámide trigonal } (\text{AX}_3\text{E})\;}

\boxed{\;\textbf{c) Falsa: } T_f(\text{NaCl}) > T_f(\text{NaBr})\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Cada apartado se apoya en un criterio distinto, así que conviene identificarlo antes de contestar:

a) Compara fuerzas intermoleculares: ¿hay enlace de hidrógeno en alguno de los dos?
b) Aplica la TRPEV contando todos los dominios electrónicos del átomo central, pares solitarios incluidos.
c) Compara energías reticulares de dos sólidos iónicos con el mismo catión: manda el tamaño del anión.

U \propto \frac{|q_+ \cdot q_-|}{r_+ + r_-}

Desarrollo

a) Verdadera.

Los dos son hidruros de halógeno, pero solo el

\text{HF}

cumple las condiciones del enlace de hidrógeno: hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo, pequeño y con pares solitarios (

\text{F}

\text{O}

\text{N}

$\text{HF}$ : sus moléculas se asocian mediante enlaces de hidrógeno, fuerzas mucho más intensas que las demás interacciones intermoleculares. Separarlas cuesta mucha energía.
$\text{HI}$ : el yodo es grande y poco electronegativo, así que la molécula es poco polar y solo presenta fuerzas dipolo-dipolo débiles y dispersión de London.

T_{eb}(\text{HF}) = 19{,}5\ ^\circ\text{C} \qquad\qquad T_{eb}(\text{HI}) = -35\ ^\circ\text{C}

Es la conocida anomalía de los hidruros del grupo 17: si solo contaran las fuerzas de dispersión, el

\text{HF}

(el más ligero) debería ser el de menor punto de ebullición, y ocurre justo lo contrario.

b) Falsa.

El fósforo aporta 5 electrones de valencia: forma tres enlaces con los cloros y le queda un par solitario.

\text{Dominios electrónicos} = 3\ \text{enlazantes} + 1\ \text{solitario} = 4 \qquad (\text{AX}_3\text{E})

Los cuatro dominios se disponen de forma tetraédrica, pero como uno de ellos es un par solitario que no se «ve», la geometría molecular es de pirámide trigonal, con ángulos algo menores de

109{,}5^\circ

(unos

100^\circ

).

Sería plana triangular si el átomo central no tuviera pares solitarios, como en el

\text{BCl}_3

(

\text{AX}_3

).

c) Falsa.

Ambos son sólidos iónicos con el mismo catión y aniones de la misma familia, así que la comparación depende del tamaño del anión:

r(\text{Cl}^-) < r(\text{Br}^-)

Al ser el cloruro más pequeño, la distancia entre iones en el cristal es menor, la atracción electrostática es más intensa y la energía reticular es mayor. Romper esa red exige más energía:

T_f(\text{NaCl}) = 801\ ^\circ\text{C} \qquad\qquad T_f(\text{NaBr}) = 747\ ^\circ\text{C}

Luego el

\text{NaCl}

funde a temperatura mayor, no menor: la afirmación es falsa.

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

Consejo

En b), el fallo casi automático es contar solo los enlaces. La TRPEV cuenta dominios, y un par solitario ocupa uno. Un truco rápido: si el átomo central es del grupo 15 con tres enlaces simples ( $\text{NH}_3$ , $\text{PCl}_3$ , $\text{PH}_3$ ), siempre sobra un par y la geometría es piramidal.

En c), ordena primero los radios iónicos y luego aplica la fórmula de la energía reticular. La relación es inversa: a mayor tamaño, menor energía reticular y menor punto de fusión. Es la misma lógica que explica $T_f(\text{MgO}) \gg T_f(\text{NaCl})$ , ahí por las cargas.

Y en a), no te quedes en «el HF tiene enlace de hidrógeno»: menciona que se trata de una anomalía frente a la tendencia de masas moleculares. Esa observación es la que demuestra que entiendes el concepto.