(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). 4 y 3
(C). 3 y 4
(D). 4 y 4
Solución: C. La estructura de Lewis del amoniaco es esta:
En ella, las aspas representan electrones aportados por el N y los p untos 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. ¿Por qué la molécula de agua es polar y la del dióxido de carbono no, siendo ambas moléculas del tipo AE2? (A y E son dos elementos químicos cualesquiera).
(A). Porque en el H2O el O es el átomo central y en el CO2 los O son periféricos.
(B). Porque la diferencia de electronegatividad entre H y O es alta, pero entre C y O es muy baja, dada su proximidad en la tabla periódica.
(C). Porque el agua es líquida y el CO2 es gaseoso.
(D). Es una consecuencia de la distribución espacial de los electrones alrededor de los átomos centrales.
Solución: D. Son polares las moléculas que tienen momento dipolar permanente. La diferencia de electronegatividad entre los átomos de una molécula AE2 tiene influencia en el valor del momento dipolar de la molécula, pero no es la única variable de la que depende el valor de este. En este caso, existe cierta diferencia de electronegatividad entre el C y el O (aunque sea pequeña), por lo que la molécula tendría momento dipolar si esa fuese la única circunstancia a tener en cuenta. Pero es apolar, y eso lo explica la estructura de Lewis de esta molécula. El C (átomo central) aporta 4 electrones de valencia; dos de ellos los utiliza para enlazarse con uno de los O; los otros dos, para enlazarse con el otro. La forma adecuada para que se cumpla la regla del octeto es esta:
|O=C=O|
(cada raya es un par de electrones). Los dos pares de electrones alrededor de C constituyen sendas regiones de elevada densidad electrónica que se sitúan espacialmente de modo que la energía de repulsión se minimice; concretamente, forman entre sí un ángulo de 180 grados. Por eso esta molécula es lineal. Dada su simetría, los momentos dipolares de los enlaces C–O, que son vectores de la misma dirección, pero de sentido opuesto, se compensan, siendo la resultante de ambos igual a 0, lo que hace que el CO2 sea apolar.
No ocurre lo mismo en el H2O. En esta molécula, el átomo central es el O, que, según las reglas de Lewis, se rodea de cuatro pares de electrones: H | Ō | H. Estos cuatro pares de electrones constituyen cuatro regiones de elevada densidad electrónica, las cuales, para minimizar las energías de repulsión, se colocan alrededor del O formando aproximadamente un tetraedro. En dos de los vértices de este tetraedro se sitúan los dos átomos de H. Por esa razón, la molécula es angular, no lineal (es decir, tiene forma de bumerán). En el H2O, pues, los vectores momento dipolar no se anulan y por eso la molécula es polar. Por otra parte, que el agua sea líquida no implica que sea polar, sino al revés. El CO2, por su lado, es gaseoso en condiciones normales.
(TEMA 9) 14. ¿En cuál de las siguientes moléculas el orden de enlace es mayor?
(A). N2
(B). O2
(C). Cl2
(D). I2
Solución: A. Puede aplicarse la teoría de orbitales moleculares para contestar esta pegunta, pero la teoría del octeto de Lewis la resuelve también, y de modo más simple y rápido. Según el modelo de Lewis, en la molécula N2, como cada N tiene 5 electrones en su capa de valencia, la mejor forma de que cada uno se rodee de 8 electrones es esta:
:N:· ·:N:
De este modo, como hay tres pares de electrones entre los dos N, los dos átomos podrán formar entre ellos 3 enlaces:
:N ≡ N:
Por lo tanto, el orden de enlace es 3.
En el oxígeno, el modelo de Lewis predice esta estructura:
:Ö: :Ö:
Por consiguiente, se forma un enlace doble (orden de enlace 2):
:Ö=Ö:
Finalmente, en el cloro y en el yodo cada átomo aporta un solo electrón al único enlace que se debería formar para la molécula se ajuste al modelo de Lewis:
:::X–X:::
(TEMA 9) 15. Decir cuántos enlaces σ y π se pueden encontrar en total en la siguiente molécula: H3C-CH=CH-C≡CH.
(A). 10 σ y 3 π
(B). 8 σ y 5 π
(C). 6 σ y 7 π
(D). 11 σ y 2 π
Solución: A. Los C se unen a H siempre por enlaces σ, ya que el orbital del H es 1s y solo admite solapamiento frontal. Como hay 6 H, tienen que existir 6 enlaces σ C–H. Además, hay dos enlaces sencillos entre carbonos; estos también son σ. Van 8. En cuanto a los enlaces múltiples entre carbonos, el doble enlace es un enlace σ (por solapamiento entre híbridos sp2) más un enlace π (solapamientos entre orbitales p) y el triple enlace consiste en un enlace σ (por solapamiento frontal entre híbridos sp) más dos enlaces π (solapamientos laterales entre orbitales p). Por lo tanto, en total hay 10 enlaces σ y tres enlaces π.
