(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 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. ¿Por qué la molécula de agua es polar y la del dióxido de carbono no, siendo ambas del tipo AE2? (Llamamos A y E a dos elementos químicos genéricos).
(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 H2O 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 debería tener un pequeño momento dipolar. Sin embargo, no lo tiene; el CO2 es apolar. La razón la 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 o. 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 sentido opuesto, se compensan, siendo la resultante de ambos igual a 0. Por eso, el CO2 es 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. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es correcta?
(A). Dados dos átomos que se encuentran en el eje X, puede formarse entre ellos un orbital molecular π por combinación de un orbital px de uno de los átomos con el orbital px del otro.
(B). Un enlace triple está compuesto, habitualmente, de dos enlaces σ y uno π.
(C). La energía de un enlace covalente es, en general, mayor cuanto mayor sea la superposición de los orbitales atómicos que dan lugar al enlace.
(D). Según prevé la teoría de orbitales moleculares, la energía de un enlace doble O=O es justamente el doble que la energía del enlace simple O−O.
Solución: C. Cuando dos orbitales atómicos px se unen según la dirección del eje X forman un orbital molecular σ, no π, ya que el solapamiento es frontal, no lateral. Por otra parte, un enlace triple está constituido normalmente por un enlace σ y dos enlaces π, ya que no geométricamente no es fácil que se den dos solapamientos frontales (en todo caso, semifrontales y entre orbitales de geometría especial como los d o los f). Si el enlace es doble, y por la misma razón, está constituido normalmente por un enlace σ y un enlace π. Los enlaces σ son más energéticos que los π , ya que el solapamiento frontal normalmente es más eficiente que el lateral. Por ello, la energía de un enlace doble muy raramente va a coincidir con el doble de la de un enlace simple, aunque podría darse esta circunstancia, ya que hay que tener en cuenta otros factores.
(TEMA 9) 15. Un átomo de N se puede unir a otro mediante un triple enlace (N≡N). Eso significa…
(A). que la longitud del enlace es la tercera parte de la longitud típica de un enlace simple N–N.
(B). que, según la teoría de orbitales moleculares, el número de orbitales enlazantes completos supera en 3 al de antienlazantes completos.
(C). que la energía de sus orbitales moleculares enlazantes es el triple de la energía de los antienlazantes.
(D). que la molécula tiene el triple de electrones en orbitales enlazantes que en antienlazantes.
Solución: B. La configuración electrónica molecular de la molécula N2 es: (σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (π2py)2 (π2pz)2 (σ2px)2. Se puede comprobar que tiene 5 orbitales enlazantes completos y dos antienlazantes. Pero el número de electrones en los primeros no es el triple que el número de electrones en los segundos. Por otro lado, cada orbital enlazante y cada orbital antienlazante tienen su propia energía, pero la energía de los orbitales de un tipo no tiene por qué ser el triple que la del otro. Finalmente, la longitud del enlace N≡N es menor que la del N-N, pero no es la tercera parte. Energía y orden de enlace son conceptos relacionados, pero no linealmente dependientes.
