QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2022 · Julio

También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades

Enunciado

Indicar el tipo de enlace que debe romperse para:

a) Disolver cloruro de calcio en agua. (0,5 puntos)

b) Vaporizar bromo. (0,5 puntos)

c) Fundir oro. (0,5 puntos)

d) Vaporizar agua. (0,5 puntos)

Datos (de la tabla del examen): números atómicos: H (Z = 1); O (Z = 8); Cl (Z = 17); Ca (Z = 20); Br (Z = 35); Au (Z = 79).

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Resultado

a) Enlace iónico (la red de

\text{Ca}^{2+}

\text{Cl}^-

), que el agua, polar, separa.

b) Fuerzas intermoleculares de Van der Waals: dispersión de London entre moléculas de

\text{Br}_2

.

c) Enlace metálico.

d) Enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua (más fuerzas de Van der Waals).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Lo primero es saber qué tipo de sustancia es cada una, y para eso basta con mirar qué elementos la forman: metal con no metal (iónica), no metales entre sí (molecular covalente) o un metal solo (metálica).

Luego hay que fijarse en qué cambio se pide. En un cambio de estado de una sustancia molecular (vaporizar bromo o agua) las moléculas no se rompen: se separan unas de otras, así que lo que se vence son las fuerzas intermoleculares, no los enlaces covalentes. En cambio, al disolver un compuesto iónico o fundir un metal sí se rompe la red de enlaces que mantiene unidas las partículas.

Desarrollo

a) Cloruro de calcio en agua: enlace iónico

El

\text{CaCl}_2

está formado por un metal del grupo 2 (Ca,

Z = 20

, que tiende a perder 2 electrones) y un halógeno (Cl,

Z = 17

, que tiende a ganar 1). Es un compuesto iónico: una red cristalina de iones

\text{Ca}^{2+}

\text{Cl}^-

unidos por atracciones electrostáticas. Para disolverlo hay que romper ese enlace iónico, separando los iones de la red. Lo consigue el agua porque es una molécula polar: sus dipolos rodean a cada ion (el O, con carga parcial negativa, hacia el

\text{Ca}^{2+}

; los H, hacia el

\text{Cl}^-

) y la energía de esa solvatación compensa la de la red.

b) Vaporizar bromo: fuerzas de dispersión

El bromo es

\text{Br}_2

, una molécula covalente apolar (dos átomos iguales, sin diferencia de electronegatividad). Al vaporizarlo, el enlace covalente Br–Br no se rompe: las moléculas solo se separan. Lo que hay que vencer son las fuerzas intermoleculares de Van der Waals, en concreto las fuerzas de dispersión de London (dipolos instantáneos), que en el

\text{Br}_2

son bastante intensas porque la molécula es grande y muy polarizable: por eso el bromo es líquido a temperatura ambiente.

c) Fundir oro: enlace metálico

El oro (Au,

Z = 79

) es un metal: una red de cationes metálicos sumergidos en un «mar» de electrones de valencia deslocalizados. Para fundirlo hay que debilitar y romper, en parte, ese enlace metálico, de modo que los cationes dejen de ocupar posiciones fijas de la red y puedan desplazarse.

d) Vaporizar agua: enlaces de hidrógeno

El agua es una molécula covalente polar, con el H unido a un átomo muy electronegativo y pequeño (O) que además tiene pares de electrones libres. Entre sus moléculas se forman enlaces (puentes) de hidrógeno, las fuerzas intermoleculares más intensas, además de fuerzas de Van der Waals (dipolo-dipolo y dispersión). Al vaporizar el agua se rompen esos enlaces de hidrógeno; los enlaces covalentes O–H de cada molécula siguen intactos. Por eso el agua tiene un punto de ebullición tan alto para una molécula tan pequeña.

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

Consejo

Distingue siempre entre enlaces dentro de la molécula y fuerzas entre moléculas. Decir que al hervir agua «se rompe el enlace covalente O–H» es un error grave: el vapor de agua sigue siendo $\text{H}_2\text{O}$ . Justifica cada respuesta con el tipo de sustancia (iónica, molecular polar o apolar, metálica).