QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Fuerzas intermoleculares y propiedades

También trata: Enlace químico y geometría molecular

Andalucía · 2026 · Reserva 3 · Opción B

Enunciado

(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado)

Justifique, atendiendo al tipo de enlace, las siguientes afirmaciones:

a) Existe una elevada diferencia entre los puntos de fusión del

\text{CaO}

(

2572\ ^\circ\text{C}

) y el

\text{KBr}

(

730\ ^\circ\text{C}

).

b) El punto de fusión del agua es

0\ ^\circ\text{C}

y el del sulfuro de hidrógeno es

-86\ ^\circ\text{C}

.

c) En general, los compuestos iónicos son frágiles y los metales no.

d) A

20\ ^\circ\text{C}

, el diyodo es un sólido y el dicloro es un gas.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } U(\text{CaO}) \gg U(\text{KBr}):\ \text{cargas mayores e iones menores} \quad \textbf{b) } \text{H}_2\text{O con enlaces de hidrógeno}\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{iónicos: repulsión al desplazar planos; metales: nube electrónica} \quad \textbf{d) } \text{London mayor en I}_2\;}

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Estrategia

En cada apartado hay que decir primero qué tipo de sustancia es y, después, qué se rompe o se vence al fundirla o deformarla:

a) Dos compuestos iónicos: al fundirlos se vence la red cristalina, y su fortaleza la mide la energía reticular, que crece con la carga de los iones y disminuye con su tamaño.
b) y d) Sustancias moleculares: al fundirlas no se rompen enlaces covalentes, solo se vencen las fuerzas intermoleculares (enlaces de hidrógeno o fuerzas de Van der Waals).
c) Se compara cómo responde a un golpe una red de iones con una red de cationes metálicos sumergidos en una nube de electrones.

Desarrollo

a) $\text{CaO}$ frente a $\text{KBr}$ .

Los dos son compuestos iónicos: redes cristalinas de cationes y aniones unidos por atracciones electrostáticas. Para fundirlos hay que desmontar la red, y eso cuesta tanto más cuanto mayor es la energía reticular, que según la expresión de Born-Landé es proporcional a:

U \;\propto\; \frac{|q_+|\cdot|q_-|}{r_+ + r_-}

Cargas: en el $\text{CaO}$ los iones son $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$ (producto de cargas $2\cdot 2 = 4$ ); en el $\text{KBr}$ , $\text{K}^+$ y $\text{Br}^-$ (producto $1\cdot 1 = 1$ ).
Tamaños: el $\text{Ca}^{2+}$ es menor que el $\text{K}^+$ (los dos tienen 18 electrones, pero el calcio tiene un protón más que los atrae con más fuerza) y el $\text{O}^{2-}$ es mucho menor que el $\text{Br}^-$ (dos capas menos). La distancia entre iones es más corta en el $\text{CaO}$ .

Los dos factores van en el mismo sentido: la energía reticular del

\text{CaO}

es varias veces mayor (unos

3400\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}

frente a unos

680\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}

), y por eso su punto de fusión es mucho más alto.

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b) Agua frente a sulfuro de hidrógeno.

Las dos son sustancias moleculares de enlace covalente, con moléculas angulares y polares. Al fundirse no se rompen los enlaces

\text{O-H}

\text{S-H}

: solo se vencen las fuerzas entre moléculas.

En el agua, el hidrógeno está unido al oxígeno, un átomo pequeño y muy electronegativo: entre sus moléculas se forman enlaces de hidrógeno, las fuerzas intermoleculares más intensas.
En el $\text{H}_2\text{S}$ , el azufre es mayor y bastante menos electronegativo: no hay enlaces de hidrógeno, solo fuerzas de Van der Waals (dipolo-dipolo y de dispersión).

Aunque la molécula de

\text{H}_2\text{S}

es más pesada (y sus fuerzas de dispersión algo mayores), el enlace de hidrógeno del agua pesa mucho más: hace falta más energía para separar sus moléculas y el agua funde a una temperatura bastante más alta.

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c) Fragilidad de los compuestos iónicos frente a los metales.

Compuestos iónicos: los iones ocupan posiciones fijas, cada uno rodeado de iones de carga contraria. Si un golpe desplaza un plano de la red una sola posición, quedan enfrentados iones de igual carga; las repulsiones resultantes separan los planos y el cristal se rompe. Son duros, pero frágiles.
Metales: el enlace metálico consiste en una red de cationes inmersa en una nube de electrones deslocalizados que se mueven por todo el cristal. Al desplazar un plano de cationes, la nube electrónica los sigue envolviendo y apantalla las repulsiones: la red se deforma sin romperse. Por eso los metales son dúctiles y maleables.

d) Diyodo sólido y dicloro gaseoso a $20\ ^\circ\text{C}$ .

\text{I}_2

\text{Cl}_2

son moléculas covalentes apolares (dos átomos iguales). Entre ellas solo actúan fuerzas de dispersión de London, que se deben a dipolos instantáneos y crecen con el tamaño de la molécula y su número de electrones, porque la nube electrónica es más fácil de deformar (más polarizable):

\text{I}_2:\ 106\ e^-,\ M = 254\ \text{g}\,\text{mol}^{-1} \qquad\qquad \text{Cl}_2:\ 34\ e^-,\ M = 71\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

En el diyodo las fuerzas de dispersión son mucho más intensas: a

20\ ^\circ\text{C}

bastan para mantener las moléculas fijas en un sólido molecular. En el dicloro son tan débiles que, a esa temperatura, las moléculas se mueven libremente: es un gas.

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Consejo

Lo que más penaliza aquí es romper enlaces que no se rompen: al fundir el agua, el diyodo o el dicloro no se rompe ningún enlace covalente, solo se vencen fuerzas intermoleculares. Si escribes «el enlace O-H es más fuerte que el S-H», el apartado vale cero.

En a) nombra los dos factores de la energía reticular (carga y tamaño de los iones) y di que los dos favorecen al $\text{CaO}$ ; con solo uno la justificación queda coja.

En d) no basta con «el yodo pesa más»: hay que decir que entre moléculas apolares solo hay fuerzas de dispersión y que crecen con el tamaño (polarizabilidad) de la molécula.