Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2014 (2s) | Soluciones de las preguntas 28, 29 y 30

(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS.) Los valores de los momentos dipolares experimentales, m_exp, de los monohidruros de C, N, O y F son: CH: 1,570 D; NH: 1,627 D; OH: 1,780 D; FH: 1,942 D. Los valores de los momentos dipolares teóricos que tendrían estos monohidruros en el caso de que fuesen compuestos iónicos puros y suponiendo unas distancias de enlace iguales a las de las moléculas reales, son: CH: 5,398 D; NH: 4,985 D; OH: 4,661 D; FH: 4,405 D. Por otro lado, las electronegatividades de Pauling de los elementos implicados en estos hidruros son: H: 2,20; C: 2.55; N: 3.04; O: 3.44; F: 3.98. El valor del porcentaje de carácter iónico de estos cuatro hidruros está dentro del intervalo…

(A). entre el 0 y el 25 %.
(B). entre el 25,01 y el 50 %.
(C). entre el 50,01 y el 75 %.
(D). entre el 75,01 y el 100 %.

Solución: B. El porcentaje de carácter iónico (i) viene dado por: i = 100(m_exp/m_ion), siendo m_exp el momento dipolar que se mide experimentalmente y m_ion el que tendría la molécula si fuese “iónica pura”, es decir, si se hubiese producido la transferencia completa de un electrón desde el H al otro átomo. Por lo tanto, los porcentajes de carácter iónico para estas cuatro especies son: i_CH = 29,08 %, i_NH = 32,64 %, i_OH = 38,19 %, i_FH = 44,09 %.

29. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE.) Sabiendo que la carga del electrón es 4,8×10^-10 ues, que 1Å = 10^-8 cm y que 1 D = 10^-18 ues×cm, la distancia de enlace en Å en estos cuatro hidruros se encuentra dentro del intervalo…

(A). entre 0 y 0,40 Å.
(B). entre 0,41 y 0,80 Å.
(C). entre 0,81 y 1,20 Å.
(D). más de 1,20 Å.

Solución: C. El momento dipolar de una molécula diatómica está relacionado con la distancia de enlace (d) y la carga (q) por m = qd. El momento dipolar, si la molécula fuese iónica pura, se define como m_ion = ed, siendo e la carga del electrón y d la distancia de enlace medida en la molécula real. Por lo tanto, hemos de aplicar d = m_ion/e. Teniendo en cuenta que 1 D = 10^-10 ues·Å y que e = 4,8×10^-10 ues es fácil obtener estas distancias de enlace: d_CH = 5,398×10^-10 ues·Å / 4,8×10^-10 ues = 1,12 Å; d_NH = 1,04 Å; d_OH = 0,97 Å, d_FH = 0,92 Å.

30. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LAS DOS ANTERIORES.) Calcular las diferencias de electronegatividad de Pauling entre el C, el N, el O y el F y el H (es decir, c_A – c_H, siendo A = C, N, O, F). Después, representar gráficamente (de forma aproximada, a mano alzada) esas diferencias frente a los correspondientes valores de porcentaje de carácter, señalando la respuesta correcta de las siguientes: 

(A). No se observa correlación entre el porcentaje de carácter iónico y c_A – c_H.
(B). Se observa que la diferencia de electronegatividad es muy aproximadamente igual al valor del porcentaje de carácter iónico, como cabía esperar.
(C). La relación entre ambas variables es claramente exponencial, siendo mayor c_A – c_H  cuanto menor es el carácter iónico, tal como predijo Pauling.
(D). Se ve que existe una relación lineal entre ambas variables.

Solución: D. Las diferencias de electronegatividad de Pauling son: c_C – c_H = 2,55 – 2,20 = 0,35; c_N – c_H = = 0,84; c_O – c_H = = 1,24; c_F – c_H = = 1,78. Representando estos valores (en ordenadas) frente a los porcentajes de carácter iónico calculados anteriormente (29,08; 32,64; 38,19; 44,09) se observa que se obtiene una correlación francamente lineal.