QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

Andalucía · 2024 · Junio
Enunciado
Bloque B · B3. Dados tres elementos cuyas configuraciones electrónicas son: A (1s22s22p21s^2 2s^2 2p^2); B (1s22s22p63s11s^2 2s^2 2p^6 3s^1) y C (1s22s22p63s23p51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5).

a) Explique si es posible que existan las moléculas B2\text{B}_2 y C2\text{C}_2.

b) Justifique el tipo de enlace que se dará entre los elementos B y C.

c) Razone si el compuesto formado por A y C será polar.
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Resultado
  a) Cl2 sıˊ (covalente); Na2 no (metal, cede su electroˊn)  \boxed{\;\textbf{a) } \text{Cl}_2 \text{ sí (covalente); } \text{Na}_2 \text{ no (metal, cede su electrón)}\;}  b) Ioˊnico: NaClc) CCl4 tetraeˊdrico: enlaces polares, moleˊcula apolar  \boxed{\;\textbf{b) Iónico: NaCl} \qquad \textbf{c) } \text{CCl}_4 \text{ tetraédrico: enlaces polares, molécula apolar}\;}
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Estrategia

Lo primero es identificar los tres elementos contando electrones: sin eso no se puede razonar nada.A:6 e−=carbonoB:11 e−=sodioC:17 e−=cloro\text{A}: 6\,e^- = \textbf{carbono} \qquad \text{B}: 11\,e^- = \textbf{sodio} \qquad \text{C}: 17\,e^- = \textbf{cloro}Con los nombres delante, cada apartado se resuelve con el criterio de siempre: metal + no metal →\rightarrow iónico; no metal + no metal →\rightarrow covalente; metal + metal →\rightarrow metálico. Y para la polaridad, primero la geometría y después la suma vectorial de los dipolos.
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Desarrollo

a) C2\text{C}_2 (es decir, Cl2\text{Cl}_2) sí existe; B2\text{B}_2 (es decir, Na2\text{Na}_2) no.

El cloro tiene 7 electrones de valencia (3s23p53s^2 3p^5): le falta uno para completar el octeto. Dos átomos lo consiguen compartiendo un par de electrones, con un enlace covalente sencillo:Cl ⁣: ⁣⋅+⋅ ⁣: ⁣Cl  ⟶  Cl ⁣− ⁣Cl\text{Cl}\!:\!\cdot + \cdot\!:\!\text{Cl} \;\longrightarrow\; \text{Cl}\!-\!\text{Cl}El sodio, en cambio, tiene un solo electrón de valencia (3s13s^1) y una energía de ionización muy baja: su tendencia natural no es compartirlo, sino cederlo y quedar como Na+\text{Na}^+ con estructura de neón. Compartiéndolo solo alcanzaría dos electrones en la capa de valencia, una situación poco estable. Por eso el sodio, en condiciones normales, forma un sólido metálico con los electrones deslocalizados, no moléculas diatómicas.

b) Entre B y C (sodio y cloro): enlace iónico.

Se combinan un metal de baja energía de ionización con un no metal muy electronegativo. La diferencia de electronegatividad es grande (0,930{,}93 frente a 3,163{,}16), así que hay transferencia de electrones y no compartición:Na⟶Na++e−Cl+e−⟶Cl−\text{Na} \longrightarrow \text{Na}^+ + e^- \qquad \text{Cl} + e^- \longrightarrow \text{Cl}^-Los iones se atraen electrostáticamente y forman una red cristalina iónica (NaCl\text{NaCl}): sólido de alto punto de fusión, que conduce fundido o disuelto pero no en estado sólido.

c) El compuesto de A y C es el CCl4\text{CCl}_4, que es apolar.

El carbono tiene 4 electrones de valencia y el cloro necesita uno: la fórmula es CCl4\text{CCl}_4. Alrededor del carbono hay 4 pares enlazantes y ningún par solitario, de modo que la hibridación es sp3sp^3 y la geometría, tetraédrica.

Los enlaces C–Cl\text{C–Cl} sí son polares (el cloro es bastante más electronegativo), pero los cuatro momentos dipolares son iguales y están dirigidos hacia los vértices de un tetraedro:μ⃗total=∑μ⃗i=0⃗⟹moleˊcula apolar\vec\mu_{\text{total}} = \sum \vec\mu_i = \vec 0 \quad\Longrightarrow\quad \textbf{molécula apolar}Por eso el tetracloruro de carbono es insoluble en agua y buen disolvente de sustancias apolares.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

El primer paso —identificar los elementos— no es opcional: sin decir que A es carbono, B sodio y C cloro, el razonamiento queda en el aire.

En c) empieza reconociendo que los enlaces sí son polares. Quien escribe "los enlaces C–Cl son apolares" pierde el apartado aunque acierte la conclusión. La molécula es apolar por simetría, no porque los enlaces no lo sean.

En a) no basta con decir "el sodio es un metal": explica por qué eso impide la molécula (prefiere ceder el electrón y formar red metálica) y por qué el cloro sí la forma (completa el octeto compartiendo).
Paso 1 de 3
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