Fuerzas intermoleculares y propiedades

a) NaCl (p. f. $801\ ^\circ\text{C}$) frente a $\text{Cl}_2$ (gas).

El cloruro de sodio es un compuesto iónico: un metal (Na) y un no metal muy electronegativo (Cl) transfieren un electrón y forman iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$, que se ordenan en una red cristalina tridimensional unida por fuertes atracciones electrostáticas en todas las direcciones. Para fundirlo hay que romper esa red, lo que exige mucha energía (energía reticular elevada): de ahí su alto punto de fusión.

El cloro está formado por moléculas $\text{Cl}_2$ unidas por un enlace covalente apolar. Ese enlace no se rompe al cambiar de estado: entre molécula y molécula solo hay fuerzas de dispersión de London, muy débiles por ser una molécula apolar y pequeña. Basta muy poca energía para separarlas, y a temperatura ambiente ya es un gas.

b) Metanol soluble en agua; metano, no.

El metanol, $\text{CH}_3\text{OH}$, es una molécula polar con un grupo $-\text{OH}$: el H unido al oxígeno, muy electronegativo, puede formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua (y el O del metanol acepta los H del agua). Las interacciones metanol-agua son tan intensas como las agua-agua, y el metanol se mezcla con el agua en cualquier proporción («lo semejante disuelve a lo semejante»).

El metano, $\text{CH}_4$, es apolar (tetraédrico, los momentos de los enlaces C–H se anulan) y no puede formar enlaces de hidrógeno. Para disolverse tendría que romper los enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua a cambio de unas débiles fuerzas de London con ella: no compensa, y es prácticamente insoluble.

c) Hierro conductor; yodo, no.

El hierro es un sólido metálico: una red de cationes con los electrones de valencia deslocalizados en una «nube» o «mar de electrones» común a todo el cristal. Esos electrones se mueven libremente y, al aplicar una diferencia de potencial, se desplazan ordenadamente: conduce la corriente.

El yodo es un sólido molecular: moléculas $\text{I}_2$ (enlace covalente) unidas entre sí por fuerzas de London. Es sólido porque la molécula es grande y muy polarizable (fuerzas de London relativamente intensas), pero sus electrones están localizados en los enlaces y en los pares libres de cada molécula y no hay iones móviles: no conduce la electricidad.

d) $\text{MgCl}_2$ más duro que $\text{CaCl}_2$.

Ambos son compuestos iónicos con la misma estequiometría y el mismo anión, y los cationes $\text{Mg}^{2+}$ y $\text{Ca}^{2+}$ tienen la misma carga. La diferencia está en el tamaño: el magnesio está en el periodo 3 y el calcio en el 4 del mismo grupo, así que el $\text{Mg}^{2+}$ es más pequeño que el $\text{Ca}^{2+}$.

La energía reticular es proporcional a $\dfrac{q^+\,q^-}{r^+ + r^-}$: con iones más pequeños, la distancia entre cargas es menor, la atracción mayor y la energía reticular más alta en el $\text{MgCl}_2$. Una red más fuertemente unida es más difícil de rayar, es decir, más dura (y también funde a mayor temperatura).