QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Fuerzas intermoleculares y propiedades

Andalucía · 2021 · Julio

Enunciado

Bloque B · B3. Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes proposiciones:

a) Los enlaces por puentes de hidrógeno se forman siempre que la molécula tiene un átomo de hidrógeno.

b) Los puntos de ebullición de los siguientes compuestos,

\text{H}_2\text{O}

\text{H}_2\text{S}

\text{CH}_4

, siguen la secuencia de valores

\text{CH}_4 > \text{H}_2\text{S} > \text{H}_2\text{O}

.

c) La temperatura de fusión del dicloro (

\text{Cl}_2

) es mayor que la del cloruro de sodio (

\text{NaCl}

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{el H debe estar unido a N, O o F}\;}

\boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{el orden es } \text{H}_2\text{O} > \text{H}_2\text{S} > \text{CH}_4\;}

\boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; T_f(\text{NaCl}) = 801\ ^\circ\text{C} \ggg T_f(\text{Cl}_2) = -101\ ^\circ\text{C}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las tres afirmaciones son falsas, y cada una ataca un concepto distinto:

a) Las condiciones del enlace de hidrógeno (no basta con tener hidrógeno).
b) La jerarquía de fuerzas intermoleculares.
c) La diferencia entre enlace iónico y fuerzas intermoleculares.

Antes de responder nada, clasifica cada sustancia: iónica, covalente molecular polar o apolar.

Desarrollo

a) FALSA. No basta con que haya hidrógeno.

Para que se forme un enlace de hidrógeno hacen falta tres condiciones simultáneas:

Un hidrógeno unido directamente a un átomo muy electronegativo y pequeño: N, O o F.
Que ese enlace esté fuertemente polarizado, dejando el hidrógeno casi como un protón desnudo.
Un átomo aceptor (N, O o F) con un par de electrones solitario.

Contraejemplos inmediatos:

\text{CH}_4 \qquad \text{C}_2\text{H}_6 \qquad \text{H}_2\text{S} \qquad \text{HCl} \qquad \text{PH}_3

Todos tienen hidrógeno y ninguno forma enlaces de hidrógeno, porque el C, el S, el Cl y el P no son lo bastante electronegativos ni lo bastante pequeños.

b) FALSA. El orden correcto es exactamente el inverso.

\text{H}_2\text{O} \;(100\ ^\circ\text{C}) \;>\; \text{H}_2\text{S} \;(-60\ ^\circ\text{C}) \;>\; \text{CH}_4 \;(-161\ ^\circ\text{C})

Razonamiento, de mayor a menor:

$\text{H}_2\text{O}$ : molécula polar con hidrógeno unido a oxígeno. Forma enlaces de hidrógeno, las fuerzas intermoleculares más intensas de las tres. Cada molécula puede formar hasta cuatro.
$\text{H}_2\text{S}$ : molécula polar (angular, con dos pares solitarios), pero sin enlaces de hidrógeno. Solo hay interacciones dipolo-dipolo y London.
$\text{CH}_4$ : molécula tetraédrica y apolar; los dipolos $\text{C}\!-\!\text{H}$ se cancelan. Solo actúan fuerzas de London, y muy débiles por su pequeña masa.

Fíjate en que la masa molar no explica el orden (

18 < 34 > 16

): lo hace el tipo de fuerza.

c) FALSA. El

\text{NaCl}

funde a temperatura muchísimo más alta.

$\text{NaCl}$ : sólido iónico. Metal más no metal con

\Delta\chi = 3{,}2 - 0{,}9 = 2{,}3

. Forma una red cristalina tridimensional de iones

\text{Na}^+

\text{Cl}^-

, y fundirla exige vencer una energía reticular de

787\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

.

$\text{Cl}_2$ : sólido molecular apolar. Dos átomos idénticos, sin momento dipolar. Entre las moléculas solo hay fuerzas de London, del orden de unos pocos kJ·mol⁻¹.

T_f(\text{NaCl}) = 801\ ^\circ\text{C} \;\ggg\; T_f(\text{Cl}_2) = -101\ ^\circ\text{C}

Novecientos grados de diferencia. La clave conceptual: al fundir el

\text{Cl}_2

se rompen fuerzas intermoleculares (las moléculas siguen intactas); al fundir el

\text{NaCl}

se rompe el enlace mismo.

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

Consejo

Para ordenar puntos de fusión o ebullición, sigue siempre este procedimiento en dos pasos:
Clasifica cada sustancia: ¿iónica, covalente reticular, metálica o molecular?
Solo dentro del grupo molecular, compara fuerzas intermoleculares: enlace de hidrógeno primero, después polaridad, y por último tamaño.
Las sustancias iónicas y covalentes reticulares ( $\text{SiO}_2$ , diamante) van siempre arriba del todo, muy por encima de cualquier molecular. Ese es el error que persigue el apartado c).

Y la regla de a) conviene enunciarla con la fórmula mnemotécnica de los tres elementos: "FON" (F, O, N). Solo con ellos hay enlace de hidrógeno.