Geometrías Moleculares y Polaridad: Hibridación y Fuerzas Intermoleculares
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Justificación de las Geometrías Moleculares en Función de la Hibridación del Átomo Central
Los átomos de C, N y S combinan sus orbitales s y p para producir 4 orbitales sp3, de la misma energía y dirigidos hasta los vértices de un tetraedro regular, situado en el átomo central. La geometría de la molécula CH4 en la que el átomo de carbono carece de pares de electrones libres, mientras que el NH3 y H2S presentan fuerzas repulsivas entre los pares de electrones libres y compartidos, lo que distorsiona la geometría de las moléculas. NH3 es piramidal trigonal, H2S es angular y BH3 es plana triangular.
Polaridad de las Moléculas
Razona qué moléculas serían polares y cuáles apolares
CH4 y BH3 son apolares porque apenas hay electronegatividad entre sus átomos y también por la simetría de sus geometrías. NH3 y H2S son polares debido a la contribución de los pares de electrones libres que afectan el momento dipolar.
Fuerzas Intermoleculares en el CH4
Las fuerzas intermoleculares en el CH4 son apolares porque se unen entre sí por las fuerzas de Van der Waals. El NH3 es el compuesto que tiene mayor temperatura de ebullición porque sus moléculas se unen a otras por medio de enlaces de hidrógeno.
Punto de Fusión del Cloruro de Sodio
El cloruro de sodio tiene un punto de fusión elevado debido a que las fuerzas eléctricas atractivas entre iones de carga opuesta en el cloruro de sodio son mucho mayores que las fuerzas de Van der Waals de dispersión presentes entre las moléculas de cloro. Por ello, el cloruro de sodio es un sólido y el cloro es un gas.
Punto de Ebullición del Etano y el Metano
El etano tiene un punto de ebullición más alto que el metano. Ambos son sustancias apolares y cuyas moléculas están unidas por fuerzas de Van der Waals de dispersión. Dado que la intensidad de estas fuerzas depende del tamaño y masa molecular, se entiende que el metano tenga un punto de ebullición inferior al del etano.
Conductividad del Cobre y el Yodo
El cobre y el yodo son sólidos a temperatura ambiente, pero el cobre conduce la corriente eléctrica mientras que el yodo no lo hace. El cobre es un metal con bandas llenas o semillenas de electrones solapadas con bandas vacías y con muy poca energía. El yodo no es conductor de electricidad por ser un compuesto molecular.
Hibridación del Carbono en la Molécula de CO2
La configuración electrónica del carbono es: 1s2 2s2 2p2. La hibridación es sp porque tiene 2 orbitales híbridos sp y 2 orbitales p puros. Tiene geometría lineal y es apolar.
Tipo de Enlace en Diferentes Moléculas
Dadas las moléculas CaCl2, KCl, Sn, CO2, H2O
- a) Indica y justifica el tipo de enlace en cada una de ellas:
- CaCl2 y KCl: iónico porque es metal/no metal.
- Sn: metálico.
- CO2 y H2O: covalente porque es no metal/no metal.
- b) ¿Cuál de ellas tendrá mayor temperatura de fusión?
- CaCl2 > KCl > Sn > H2O > CO2.
Enlace Químico
El enlace químico es cualquiera de las formas de unión química entre átomos. La estabilidad máxima se consigue cuando un átomo es isoelectrónico con un gas noble.
Tipos de Enlaces Químicos
- Enlace iónico: se forma entre elementos de electronegatividad muy diferentes. Tiene lugar entre un metal con baja energía de ionización y un no metal con alta afinidad electrónica.
- Enlace covalente: se forma entre dos no metales que tienen alta afinidad electrónica y ambos tienen tendencia a ganar electrones. La unión entre átomos se debe a la compartición de electrones.
- Enlace metálico: se forma en elementos de baja electronegatividad y con gran tendencia a formar cationes. En este enlace se comparten electrones, pero de una forma colectiva.
Energía Reticular
La energía reticular es una medida de la estabilidad de un sólido iónico. Es la energía desprendida al formarse un cristal iónico a partir de sus iones constituyentes en estado gaseoso.
Fórmula de Born-Landé
La fórmula de Born-Landé es una ecuación que permite calcular el cambio de energía asociado a la formación de un mol de un compuesto MN cristalino a partir de un mol de iones M+ y un mol de iones N-, en estado gaseoso.
Ciclo de Born-Haber
Para realizar el ciclo de Born-Haber, se deben seguir los siguientes pasos:
- Igualar la ecuación.
- Calcular Esub y Ei.
- En el otro compuesto: Edisociación y ΔE.
- Er = Esub – Ei – Edisoc – ΔE.
Configuración Electrónica
N = 1, 2, 3; L = 0(s), 1(p), 2(d); Ml = -1, 0, +1; Ms = ± 1/2.