Química Molecular: Estructura, Polaridad y Propiedades Físicas

Examen 1

1. Para cada una de las siguientes moléculas: CS₂, SO₂ y SiF₄

a. Represente la estructura de Lewis

b. Justifique su geometría según la teoría de repulsiones de pares de electrones en la capa de valencia.

CS₂: Lineal. El átomo central dispone de dos dominios electrónicos, ambos conteniendo electrones de enlace, que formando un ángulo de 180° generan las mínimas repulsiones.

SO₂: Angular. El átomo central dispone de tres dominios electrónicos: dos de enlace y un par solitario. Los pares enlazantes sufren la repulsión del par solitario, acercándose entre sí, por lo que el ángulo entre ellos es menor de 180°.

SiF₄: Tetraédrica. El átomo central dispone de cuatro dominios electrónicos, correspondiendo todos a pares de electrones enlazantes; por tanto, la geometría que genera menores repulsiones entre ellos es la tetraédrica.

c. Justifique la polaridad de cada una de ellas.

CS₂: Apolar. La molécula posee dos enlaces polares (C-S) dirigidos en la misma dirección y en sentidos opuestos, que se anulan entre sí. (La suma vectorial de los momentos dipolares de los dos enlaces C-S es igual a cero.)

SO₂: Polar. La molécula posee dos enlaces polares (S-O) que, por la geometría angular de la molécula, no se anulan entre sí.

SiF₄: Apolar. La molécula posee cuatro enlaces polares (Si-F) cuyos momentos dipolares quedan anulados por la geometría tetraédrica.

Examen 2

1. Responda justificadamente a las siguientes cuestiones:

a. Dados los compuestos NaF y NaI, justifique cuál de los siguientes valores de energía reticular le corresponde a cada uno de ellos: 910 y 682 kJ·mol⁻¹.

NaF: 910 kJ·mol⁻¹ y NaI: 682 kJ·mol⁻¹.

La energía reticular es la energía requerida para separar completamente un mol de un compuesto iónico sólido en sus iones gaseosos. La magnitud de la energía reticular depende de las cargas de los iones y de sus tamaños, siendo inversamente proporcional al tamaño de los iones. NaF y NaI difieren en el tamaño del anión, siendo mayor el de yoduro que el de fluoruro. Por tanto, la energía reticular de NaI es menor que la de NaF.

b. Dados los compuestos CH₄ y C₅H₁₂, ¿cuál de ellos tendrá mayor punto de ebullición?

C₅H₁₂.

Se trata de dos moléculas no polares. Las fuerzas intermoleculares que existen entre moléculas no polares son fuerzas de atracción conocidas como de dispersión (o de London), producidas por la aparición de momentos dipolares instantáneos. La magnitud de dichas fuerzas aumenta con la masa molecular de las sustancias.

c. Sean los compuestos KBr y CCl₄, ¿cuál de ellos es más soluble en agua?

KBr.

KBr es un compuesto iónico (formado por un metal y un no metal) mientras que el tetracloruro de carbono (CCl₄) es un compuesto covalente (formado por no metales) con momento dipolar nulo. Por tanto, CCl₄ es insoluble en agua, mientras que KBr, como todos los compuestos iónicos, sí que es soluble en agua, dado el carácter iónico de la red cristalina.