QuímicaFácilProblema · 2,5 pts

Problema resuelto de Química: Enlace químico y geometría molecularSelectividad (PAU) · País Vasco 2023 · Julio

También trata: Fuerzas intermoleculares y propiedades

Enunciado

Justifica la geometría de las siguientes moléculas covalentes de acuerdo con la teoría de la repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (TRPECV).

a) Dibromuro de berilio. (0,5 puntos)

b) Tricloruro de aluminio. (0,5 puntos)

c) Tetracloruro de silicio. (0,5 puntos)

d) Explica razonadamente qué tipo de fuerzas hay que vencer para llevar a cabo los siguientes procesos: i) Fundir hielo, ii) Hervir bromo (

\text{Br}_2

), iii) Fundir cloruro de sodio. (1 punto)

Datos (de la tabla del examen): números atómicos: Be (Z = 4); O (Z = 8); Na (Z = 11); Al (Z = 13); Si (Z = 14); Cl (Z = 17); Br (Z = 35).

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Resultado

\text{BeBr}_2

\text{AX}_2

, lineal (180°).

b)

\text{AlCl}_3

\text{AX}_3

, triangular plana (120°).

c)

\text{SiCl}_4

\text{AX}_4

, tetraédrica (109,5°).

d) i) Enlaces de hidrógeno (y dipolo-dipolo) entre moléculas de agua. ii) Fuerzas de dispersión de London entre moléculas apolares de

\text{Br}_2

. iii) Enlace iónico: atracción electrostática entre los iones de la red.

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Estrategia

La TRPECV dice que los pares de electrones que rodean al átomo central (de enlace o solitarios) se colocan lo más lejos posible unos de otros. Así que para cada molécula hay que contar cuántos electrones de valencia aporta el átomo central, cuántos enlaces forma y si le quedan pares solitarios: con 2, 3 o 4 pares de enlace y ninguno solitario, la geometría es lineal, triangular plana o tetraédrica. Ojo: el Be y el Al no llegan al octeto (son excepciones a la regla).

En d) hay que fijarse en qué partículas forman cada sólido o líquido: moléculas polares con H unido a O (hielo), moléculas apolares (bromo) o iones (cloruro de sodio).

Desarrollo

a) Dibromuro de berilio, $\text{BeBr}_2$ . El Be (

1s^2\,2s^2

) tiene 2 electrones de valencia y el Br (

[\text{Ar}]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^5

) tiene 7, con uno desapareado. El Be comparte uno de sus electrones con cada bromo y forma dos enlaces simples Be–Br; cada Br conserva tres pares solitarios y el Be se queda con solo 4 electrones a su alrededor (octeto incompleto), sin pares solitarios.

Geometría. El Be tiene 2 pares de enlace y ninguno solitario (tipo

\text{AX}_2

): para repelerse lo menos posible se colocan en sentidos opuestos, a 180°. La molécula es lineal.

b) Tricloruro de aluminio, $\text{AlCl}_3$ . El Al (

[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^1

) tiene 3 electrones de valencia y el Cl (

[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^5

) tiene 7. El Al forma tres enlaces simples Al–Cl; cada Cl conserva tres pares solitarios y el Al se queda con 6 electrones (octeto incompleto), sin pares solitarios.

Geometría. Tres pares de enlace y ninguno solitario (tipo

\text{AX}_3

): se dirigen a los vértices de un triángulo equilátero. La molécula es triangular plana, con ángulos de 120°.

c) Tetracloruro de silicio, $\text{SiCl}_4$ . El Si (

[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^2

) tiene 4 electrones de valencia y forma cuatro enlaces simples Si–Cl, con lo que completa el octeto sin pares solitarios; cada Cl conserva tres pares solitarios.

Geometría. Cuatro pares de enlace y ninguno solitario (tipo

\text{AX}_4

): se dirigen a los vértices de un tetraedro regular. La molécula es tetraédrica, con ángulos de 109,5°.

d) Fuerzas que hay que vencer.

i) Fundir hielo. El hielo es un sólido molecular de $\text{H}_2\text{O}$ . Al fundirlo no se rompen los enlaces covalentes O–H, sino las fuerzas entre moléculas: sobre todo los enlaces de hidrógeno (el H unido al O, muy electronegativo, se atrae con un par solitario del O de otra molécula) y, además, las fuerzas de Van der Waals entre moléculas polares (dipolo-dipolo), porque el agua es angular y polar.
ii) Hervir bromo. El $\text{Br}_2$ es una molécula apolar (dos átomos iguales). Entre sus moléculas solo hay fuerzas de Van der Waals de dispersión (de London, dipolo instantáneo-dipolo inducido), que son las que hay que vencer para pasar de líquido a gas. Son relativamente intensas porque la molécula es grande y su nube electrónica, muy polarizable: por eso el bromo es líquido a temperatura ambiente.
iii) Fundir cloruro de sodio. El NaCl es un compuesto iónico: una red cristalina de iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$ . Para fundirlo hay que vencer las atracciones electrostáticas entre iones de signo contrario (el enlace iónico), mucho más intensas que las fuerzas intermoleculares: por eso funde a temperatura muy alta (801 °C).

Consejo

En la TRPECV, el razonamiento puntúa más que el nombre de la geometría: di cuántos pares de enlace y cuántos solitarios tiene el átomo central y por qué se colocan así. En d) distingue con cuidado: al fundir hielo o hervir bromo no se rompen enlaces covalentes, solo fuerzas entre moléculas; en el cloruro de sodio no hay moléculas, sino iones.

Paso 1 de 3

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