QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Fuerzas intermoleculares y propiedades

Andalucía · 2023 · Reserva 4
Enunciado
Bloque B · B3. Justifique si las siguientes sustancias son conductoras de la electricidad:

a) El agua pura en estado líquido.

b) El cloruro de potasio en estado sólido.

c) El cloruro de sodio en disolución acuosa.
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Resultado
  a) NO  (praˊcticamente)  −  molecular; solo 10−7 M de iones por autoionizacioˊn  \boxed{\;\textbf{a) NO} \;(\text{prácticamente}) \;-\; \text{molecular; solo } 10^{-7} \text{ M de iones por autoionización}\;}  b) NO  −  soˊlido ioˊnico: los iones estaˊn fijos en la red  \boxed{\;\textbf{b) NO} \;-\; \text{sólido iónico: los iones están fijos en la red}\;}  c) SIˊ  −  los iones solvatados son libres de moverse  \boxed{\;\textbf{c) SÍ} \;-\; \text{los iones solvatados son libres de moverse}\;}
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Estrategia

Para que una sustancia conduzca la corriente hacen falta cargas libres capaces de moverse. Solo hay dos tipos:
  • Electrones móviles ⇒\Rightarrow conducción metálica (los metales, el grafito).
  • Iones móviles ⇒\Rightarrow conducción electrolítica (sales fundidas o disueltas, ácidos y bases en disolución).
Un sólido iónico tiene iones, pero no son móviles: están fijos en los nudos de la red. Esa es la distinción que decide los tres apartados.
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Desarrollo

a) El agua pura: prácticamente no conduce.

El agua es una sustancia molecular covalente. Sus moléculas son neutras y no hay electrones deslocalizados.

Existe, eso sí, una autoionización muy limitada:2 H2O⇌H3O++OH−Kw=10−142\,\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \qquad K_w = 10^{-14}[H3O+]=[OH−]=10−7 mol⋅L−1[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}Una concentración iónica de 10−710^{-7} M es ridícula frente a los 5555 mol·L−1^{-1} de agua total: solo una molécula de cada 500500 millones está ionizada. Por eso el agua destilada se considera, a efectos prácticos, no conductora.

(El agua del grifo sí conduce, pero por las sales disueltas que lleva, no por el agua en sí. De ahí el peligro de los aparatos eléctricos en el baño.)

b) El cloruro de potasio sólido: no conduce.

El KCl\text{KCl} es un sólido iónico: sus iones K+\text{K}^+ y Cl−\text{Cl}^- están dispuestos en una red cristalina tridimensional, cada uno en una posición fija, unidos por fuertes atracciones electrostáticas.iones presentes  ✓iones moˊviles  ×\text{iones presentes} \;\checkmark \qquad \text{iones móviles} \;\timesAunque las cargas existen, no pueden desplazarse: solo vibran alrededor de su posición de equilibrio. Sin movimiento de carga no hay corriente.

Basta con fundirlo (Tf=770 ∘T_f = 770\ ^\circC) o disolverlo para que los iones se liberen y el KCl\text{KCl} pase a conducir perfectamente.

c) El cloruro de sodio en disolución acuosa: sí conduce.

Al disolverse, la red iónica se rompe y los iones quedan rodeados de moléculas de agua (solvatados), libres para moverse por el seno del líquido:NaCl(s)→  H2O  Na+(ac)+Cl−(ac)\text{NaCl}(s) \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{O}\;} \text{Na}^+(ac) + \text{Cl}^-(ac)Al aplicar una diferencia de potencial, los cationes migran hacia el cátodo y los aniones hacia el ánodo: ese movimiento neto de carga es la corriente eléctrica.

Se trata de un electrolito fuerte (disociación total), así que la conductividad es alta y crece con la concentración.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
3

Consejo

La comparación entre b) y c) es la que se busca en esta cuestión, y la respuesta correcta no es "porque uno es sólido y el otro líquido", sino "porque en uno los iones están fijos y en el otro son móviles". Formúlalo así y el apartado es tuyo.

Resumen que conviene tener memorizado sobre los compuestos iónicos:
Estado¿Conduce?Motivo
SólidoNoIones fijos en la red
FundidoSíIones libres
DisueltoSíIones solvatados y libres
Y no digas nunca que el agua pura "conduce": conduce muchísimo peor que una disolución salina, y en el contexto de esta pregunta la respuesta esperada es que no es conductora.
Paso 1 de 3
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