(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS.) En la molécula de agua, el ángulo entre los dos enlaces H-O es de HÔH = 104,5º. El momento dipolar del agua puede considerarse un vector que es la suma vectorial de los momentos dipolares de cada enlace H-O, los cuales son vectores con la misma dirección del correspondiente enlace (y sentido de H a O). El módulo del momento dipolar del agua, calculado experimentalmente, es 1,85 D. ¿Cuánto valdrían teóricamente los módulos de los momentos dipolares de enlace μHO?
(A). En torno a 3,02 D
(B). En torno a 1.51 D
(C). En torno a 1,17 D
(D). 0,925 D
Solución: B. Supongamos la molécula de agua en el plano XY como se muestra en el siguiente esquema. Se puede comprobar que el momento dipolar total del agua, μH2O, debe ser la suma de las componentes en el eje Y, (μHO)y, de ambos vectores μHO (las componentes en el eje X se anulan mutuamente).
Cada una de esas componentes y se puede calcular así: (μHO)y = μHO cos52,25º. Por lo tanto, el módulo del momento dipolar del agua se puede escribir como la suma de estas dos componentes: μH2O = 2μHO cos52,25º. Despejando, μHO = μH2O / 2cos52,25º = 1,85 D / 1,224 = 1,51 D
29. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS.) Se sabe experimentalmente que en la molécula de agua la distancia H-O es de 0,96 Å. Por otra parte, cada H soporta una carga δ+ y el O una carga 2δ-, de la que la mitad (δ-) compensa la de cada H. ¿Cuál es el valor de δ expresada en ues? (1Å = 10-8 cm; 1 D = 10-18 ues·cm.)
(A). 9,6 ×10-10 ues
(B). 4,8 ×10-10 ues
(C). En torno a 1,57 ×10-10 ues
(D). Exactamente 10-10 ues
Solución: C. El momento dipolar se define como μ = qd. En este caso será: μHO = δ dHO. De ahí: δ = μHO / dHO = 1,51 D / 0,96 Å = 1,51 ×10-18 ues·cm / 0,96 Å × (1 Å / 10-8 cm) = 1,57 ×10-10 ues.
30. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS ANTERIORES ESTÁN RELACIONADAS.) ¿Cuál es el porcentaje teórico de carácter iónico de cada uno de los enlaces H-O? (La carga de un electrón es 4,8 ×10-10 ues.)
(A). 25 %
(B). 33 %
(C). 50 %
(D). 66 %
Solución: B. Si el enlace fuese completamente iónico se habría transferido toda la carga posible a los iones. Es decir, cada H habría perdido 1 electrón y el O habría ganado 2. Considerando cada enlace por separado, el O tendría la carga de un electrón, es decir, 4,8 ×10-10 ues, Esta situación supondría un enlace iónico del 100%. Pero como los átomos implicados en cada enlace solo han adquirido una carga de 1,57 ×10-10 ues, el porcentaje de carácter iónico sería de 1,57 ×10-10 / 4,8 ×10-10 ) × 100 @ 33%. (En este razonamiento se considera que la longitud del enlace no depende de la carga.)
