Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2017 (1s) | Soluciones de las preguntas 11, 12, 13, 14 y 15

(TEMA 8) 11. Sobre el momento dipolar de las moléculas NH₃ y BF₃ cabe decir que… 

(A). ninguna de ellas tiene momento dipolar.
(B). el NH₃ tiene más momento dipolar que el BF₃.
(C). ambas tienen exactamente el mismo.
(D). el BF₃ tiene más momento dipolar que el NH₃.

Solución: B. La molécula BF₃ es plana, con el B en el centro de un triángulo equilátero dirigiendo cada uno de sus tres electrones de valencia hacia los vértices para enlazar con los tres F. Esta configuración tan simétrica, prevista por la teoría de la máxima repulsión de los electrones de la capa de valencia, hace que los momentos dipolares de los tres enlaces F–H se compensen y anulen. Sin embargo, el NH₃ es diferente, ya que en esta molécula el N se sitúa en el vértice de una pirámide trigonal y los tres H en los otros vértices. La suma de los tres vectores de momento dipolar de los enlaces N–H no puede ser 0.

(TEMA 8) 12. En el amoniaco, el número de enlaces que el átomo central forma con los demás átomos y el número de pares de electrones que tiene alrededor es, respectivamente…

(A). 3 y 3
(B). 3 y 4
(C). 4 y 3
(D). 4 y 4

Solución: B. La estructura de Lewis del amoniaco es esta: 

En ella, las aspas representan electrones aportados por el N y los puntos son electrones de los H. En total se forman tres enlaces N-H, pero el N queda rodeado de cuatro pares de electrones.

(TEMA 8) 13. ¿Cuál de los siguientes compuestos tiene mayor momento dipolar?

(A). SiO
(B). CO
(C). NO
(D). O₂

Solución: A. Las moléculas diatómicas homonucleares, como la de O₂, no tienen momento dipolar. Como las demás moléculas propuestas son diatómicas y todas tienen un átomo de oxígeno, la de mayor momento dipolar será aquella en la que el otro átomo tenga menor electronegatividad, ya que esto supondrá una mayor separación de cargas. De acuerdo con la tabla periódica, este es el Si, ya que en comparación con el C está más abajo en la tabla y en comparación con el N está más a la izquierda y más abajo.

(TEMA 9) 14. ¿Cuál de las siguientes aseveraciones relacionadas con la Teoría de Orbitales Moleculares es correcta?

(A). En una molécula, todos los orbitales antienlazantes tienen más energía que cualquier orbital enlazante.
(B). En los orbitales antienlazantes degenerados no se cumple la regla de Hund.
(C). En general, los electrones de las capas internas no participan en el enlace.
(D). La teoría demuestra que tanto el O₂ como el N₂ son paramagnéticos.

Solución: C. En una molécula, cada orbital antienlazante tiene más energía que el enlazante correspondiente (por ejemplo, el σ_1s* tiene más energía que el σ_1s), pero no todos los enlazantes tienen más energía que los enlazantes (por ejemplo, en el N₂ el orbital enlazante π_2py tiene más energía que el antienlazante σ_1s*). En los orbitales antienlazantes (y enlazantes) degenerados sí se cumple la regla de Hund, ya que los electrones se van colocando en estos orbitales siguiendo la regla del máximo desapareamiento. Es cierto que, en general, los electrones de las capas internas no tienen parte en el enlace porque al estar llenas estas pacas se compensa el efecto de los orbitales enlazantes con el de sus correspondientes antienlazantes. Finalmente, la TOM explica por qué el O₂ es paramagnético, pero no puede demostrar lo mismo con el N₂ porque esta molécula no es paramagnética.

(TEMA 9) 15. ¿Qué orden de enlace tiene una molécula diatómica cuya configuración electrónica molecular es KK'(σ_2s)²(σ_2s*)²(π_2py, π_2pz)⁴(σ_2px)²(π_2py*,π_2pz*)¹?

(A). 1
(B). 2
(C). 2,5
(D). 3

Solución: C. El número de electrones situados en orbitales enlazantes es 2+4+2 = 8; el número de electrones situados en orbitales antienlazantes (*) es 2+1 = 3. El orden de enlace es, por definición, la diferencia entre esos valores dividida por 2: (8 – 3) / 2 = 2,5.