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Problema resuelto de Química: Fuerzas intermoleculares y propiedadesSelectividad (PAU) · País Vasco 2024 · Julio

También trata: Enlace químico y geometría molecular
País Vasco · 2024 · Julio
Enunciado
Considera las siguientes sustancias: Cu2O\text{Cu}_2\text{O}, H2O\text{H}_2\text{O}, H2S\text{H}_2\text{S}, C (diamante).

a) Determinar el tipo de enlace presente en cada caso: metálico, iónico, molécula covalente, o red covalente. (0,5 puntos)

b) ¿Cuáles son las interacciones intermoleculares en las especies moleculares? (0,5 puntos)

c) Asignar un punto de fusión a cada sustancia. Razonar la respuesta. (0,5 puntos)
TfT_f (°C)355001235−86
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Resultado
a) Cu2O\text{Cu}_2\text{O}: iónico; H2O\text{H}_2\text{O} y H2S\text{H}_2\text{S}: moléculas covalentes; diamante: red covalente.

b) H2O\text{H}_2\text{O}: enlaces de hidrógeno; H2S\text{H}_2\text{S}: Van der Waals (dipolo-dipolo y dispersión).

c) Diamante 3550 °C; Cu2O\text{Cu}_2\text{O} 1235 °C; H2O\text{H}_2\text{O} 0 °C; H2S\text{H}_2\text{S} −86 °C.
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Estrategia

El tipo de enlace sale de qué elementos se unen: un metal con un no metal muy electronegativo, iónico; no metales entre sí, covalente (en moléculas sueltas o, como el carbono del diamante, en una red gigante).

El punto de fusión depende de qué hay que romper para fundir. En los sólidos iónicos y de red covalente hay que romper enlaces fuertes de verdad, así que funden muy alto. En las sustancias moleculares solo se separan moléculas, y basta con vencer las fuerzas intermoleculares, mucho más débiles: funden a temperaturas bajas, más bajas cuanto más débiles sean esas fuerzas.
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Desarrollo

a) Tipo de enlace
  • Cu2O\text{Cu}_2\text{O}: un metal (Cu) con un no metal muy electronegativo (O). Sólido iónico, formado por iones Cu+\text{Cu}^+ y O2−\text{O}^{2-} en una red cristalina.
  • H2O\text{H}_2\text{O}: no metales entre sí. Molécula covalente.
  • H2S\text{H}_2\text{S}: no metales entre sí. Molécula covalente.
  • C (diamante): cada átomo de carbono se une por enlaces covalentes a otros cuatro en una red tridimensional. Red covalente (sólido covalente).
b) Fuerzas intermoleculares

Las especies moleculares son el H2O\text{H}_2\text{O} y el H2S\text{H}_2\text{S}. Las dos son angulares (el átomo central tiene dos pares solitarios) y polares.
  • H2O\text{H}_2\text{O}: el H está unido al O, muy electronegativo y pequeño, así que entre sus moléculas se forman enlaces (puentes) de hidrógeno, además de las fuerzas de Van der Waals.
  • H2S\text{H}_2\text{S}: el S no es lo bastante electronegativo ni pequeño para formar enlaces de hidrógeno. Entre sus moléculas hay fuerzas de Van der Waals: interacciones dipolo-dipolo (es polar) y de dispersión de London.
c) Asignación de los puntos de fusión

Ordenamos por la fuerza de lo que hay que romper al fundir:
  • Diamante, 3550 °C. Hay que romper enlaces covalentes en toda la red: es el más alto.
  • Cu2O\text{Cu}_2\text{O}, 1235 °C. Hay que vencer la atracción electrostática entre los iones de la red: alto, pero por debajo del diamante.
  • H2O\text{H}_2\text{O}, 0 °C. Molecular: solo se rompen las fuerzas entre moléculas, pero los enlaces de hidrógeno son las más intensas de ellas.
  • H2S\text{H}_2\text{S}, −86 °C. Molecular y sin enlaces de hidrógeno: solo fuerzas de Van der Waals, más débiles, así que funde a la temperatura más baja. Por eso el agua, con una molécula más ligera, funde casi 90 grados por encima.
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Consejo

Piden «razonar»: por cada sustancia di qué interacción se rompe al fundir. Y no confundas los enlaces de hidrógeno (entre moléculas) con los enlaces O–H de dentro de la molécula, que no se rompen al fundir el hielo.
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