Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2021 (2s) y febrero 2022 (2s) | Soluciones de las preguntas 20 y 21

20. Una de las siguientes afirmaciones sobre el N₂ es falsa:

(A). La teoría de orbitales moleculares predice un enlace triple entre los átomos de N.
(B). Es peligroso que el nitrógeno líquido entre en contacto con la piel por su alta reactividad química.
(C). En estado líquido el N₂ es un mal conductor eléctrico.
(D). Su forma de cristalizar es como sólido molecular.

Solución: B. El elemento químico nitrógeno se presenta en la naturaleza como N₂, estando unidos sus átomos por enlace triple (N≡N). Eso confiere gran estabilidad a la molécula y la hace muy poco reactiva. Prueba de ello es que la mayor parte del aire es nitrógeno y tal como lo inspiramos lo espiramos.

     Bajando suficientemente la temperatura, el gas nitrógeno se puede, primero, licuar, y después solidificar. Cuando se convierte en sólido, la red cristalina está formada por moléculas de N₂; por eso pertenece a la categoría de solidos llamados moleculares.

     Este compuesto es muy poco conductor en cualquier estado de agregación porque sus moléculas no son polares.

     Es peligroso entrar en contacto con el nitrógeno líquido, pero no porque sea químicamente reactivo, sino por su capacidad de congelar, produciendo “quemaduras por frío” (es decir, la causa es más física que química). 

21. ¿Cuál de las siguientes sustancias es la mejor conductora de la electricidad disuelta en agua?

(A). CH₃COOH
(B). Br₂
(C). CO₂
(D). KCl

Solución: D. La mejor conductora es el KCl porque es un sólido con un carácter iónico considerable, dada la diferencia de electronegatividad de los elementos que lo forman. Por ello, en disolución, sus iones K⁺ y Cl^–, al estar separados unos de otros y tener movilidad, conducen muy bien la corriente. Sin embargo, el Br₂, que es un compuesto covalente puro, no genera iones en disolución. El CO₂ sí, porque, aunque tiene un carácter covalente bastante definido, al disolverse en agua produce iones, ya que parte de sus moléculas experimentan la reacción CO₂ + 2H₂O ⇌ HCO₃^– + H₃O⁺. Pero el grado de esta reacción es bajo, por lo que tendremos muy pocos iones en disolución. En cuanto al CH₃–COOH, este compuesto es en parte covalente y en parte iónico. En el grupo CH₃–, los enlaces C–H son muy covalentes; en el otro grupo, cuya estructura más desarrollada podríamos escribir  –C(=O)–O–H, los dos enlaces entre C y O (uno doble y otro simple) son covalentes, pero el enlace entre O y H tiene cierto carácter iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre ambos átomos. Por ello, este compuesto, en disolución, se disocia parcialmente produciendo aniones CH₃–COO^– y cationes H⁺ (esa es la razón de que la sustancia, llamada ácido acético, tenga carácter ácido). Ahora bien, tanto el CO₂ como el CH₃–COOH serán sustancias mucho menos conductoras que el KCl porque, como hemos dicho, sus disociaciones son parciales, produciendo, por ello, pocos iones en comparación con los que genera el KCl.