Preguntas de exámenes de Principios de Química y Estructura | Bloque 3 de problemas | C. Moléculas

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

Parte 1. Sean tres elementos, A, D y E, cuyas configuraciones electrónicas son: A: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²; D: 1s² 2s² 2p²; E: 1s² 2s² 2p⁵_. Suponiendo que la configuración electrónica de las moléculas diatómicas homonucleares hasta la molécula N₂ (inclusive) sigue este orden de ocupación: σ_1s < σ_1s* < σ_2s < σ_2s* < π_2py = π_2pz < σ_2px < π_2py* = π_2pz* < σ_2px* < σ_3s < σ_3s* y que más allá del N₂ ese orden sufre una alteración debido a que los orbitales π_2p tienen más energía que el σ_2px, dígase si es de esperar que se formen las especies A₂, D₂, E₂, el tipo de enlace (simple, doble…) en ellas y si serán paramagnéticas o no.

(A). Se formarían D=D y E–E, ambas no paramagnéticas. No se formaría A₂.
(B). Se formaría D=D (paramagnética) y E–E (no paramagnética). No se formaría A₂.
(C). Se formarían A–A, D–D y E–E, ninguna de ellas paramagnética.
(D). Se formarían A=A, D=D, pero solo esta última sería paramagnética. No se formaría E₂.

Parte 2. Teniendo en cuenta que los orbitales de D se hibridan en sus combinaciones con E, ¿qué tipo de compuesto formarían ambos preferentemente y mediante qué tipo de enlaces?

(A). D₄E, mediante enlaces σ y π.
(B). DE₂, empleando solo enlaces π.
(C). D₂E, mediante enlaces σ y π.
(D). DE₄, empleando solo enlaces σ.

Parte 3. ¿Cuál de los siguientes compuestos es de esperar que sea más iónico?

(A). DE₂
(B). AE₂
(C). A₂
(D). Ninguno; todos son covalentes puros.

---

Parte 1. Para la molécula SO₂ se ha propuesto este sistema de resonancia basado en el modelo de Lewis:

¿Cuánto valdría, aproximadamente, el ángulo O-S-O en la molécula SO₂?

(A). 72º
(B). 90º
(C). 120º
(D). 180º

Parte 2. Se puede considerar en primera aproximación que el vector momento dipolar de la molécula SO₂, μ_SO2, es la resultante de los denominados momentos dipolares de enlace, μ_SO. El origen de estos momentos dipolares de enlace es el átomo S; sus direcciones respectivas, las líneas que unen a S con uno y otro O; y sus sentidos, de S a O. Por otro lado, el valor del momento dipolar total de la molécula, medido experimentalmente, es μ_SO2 = 1,61 D. ¿Cuánto valdrían los momentos dipolares de enlace, μ_SO?

(A). 1,57 D
(B). 1,61 D
(C). 1,65 D
(D). 1,69 D

Parte 3. Se podría considerar que los enlaces S=O de esta molécula son completamente iónicos si se transfieren cuatro electrones desde el S a los dos O, es decir, dos electrones del S a uno de los O y otros dos electrones del S a otro de los O. Sabiendo que la distancia de enlace S=O medida experimentalmente es de 143,1 pm y admitiendo la mencionada transferencia completa de dos electrones a cada O, calcular cuál sería el momento dipolar teórico asociado a los enlaces iónicos puros S²⁺–O^2– para esa distancia, y a partir de ese valor, estimar el porcentaje de carácter iónico de los enlaces S=O. (Datos: 1 D = 3,34·10⁻³⁰ C m; carga del electrón: 1,6·10^–19 C).

(A). Aprox. 12 %
(B). Aprox. 24 %
(C). Aprox. 36 %
(D). Aprox. 48 %

---

Parte 1. La diferencia de electronegatividades de Pauling, χ_r, entre dos átomos A y B viene dada por la expresión

χ_r,A –χ_r,B = [E_d,A-B – ½(E_d,A-A+E_d,B-B)]^1/2

donde las E_d son los valores numéricos (sin unidades) de las correspondientes energías de disociación de enlace de los compuestos AB, A₂ y B₂ cuando estas se miden en electronvoltios. Si para dos elementos A y B las tres energías de disociación de enlace que aparecen en la fórmula coinciden, la relación entre las electronegatividades de Pauling de ambos elementos será, aproximadamente:

(A). χ_r,A = 2χ_r,B
(B). χ_r,A = χ_r,B
(C). 2χ_r,A = χ_r,B
(D). No se puede saber; depende del valor concreto de esas energías.

Parte 2. La escala de Pauling se construye de modo que la electronegatividad del H sea 2,20. Además, se sabe que las energías de disociación de enlace de las moléculas HBr, H₂ y Br₂, expresadas en electronvoltios, son, respectivamente: 3,79, 4,52 y 2,00. Calcular la electronegatividad del Br en la escala de Pauling.

(A). –1,47
(B). 0,53
(C). 1,47
(D). 2,93

Parte 3. El momento dipolar de la molécula HBr es 0,80 D y su distancia de enlace 1,41Å. ¿Qué porcentaje de carácter iónico puede considerarse que tiene el enlace H-Br? (Carga del electrón: 4,8·10^–10  ueq; 1 debye = 10^-18 ueq·cm).

(A). Un valor comprendido entre el 45 y el 35,01 %
(B). Un valor comprendido entre el 35 y el 25,01 %
(C). Un valor comprendido entre el 25 y el 15,01 %
(D). Un valor comprendido entre el 15 y el 5,01 %

---

Parte 1. Considérense las especies Li₂, Be₂, B₂, C₂, N₂, O₂, F₂ y Ne₂ cuyas energías de enlace son, respectivamente: 105, 0,  290, 618, 945, 498, 159 y 0 kJ/mol. ¿Con ese solo dato, cuál se puede considerar que es más estable?

(A). Be₂ y Ne₂
(B). O₂
(C). N₂
(D). F₂

Parte 2. ¿Qué relación de las siguientes cree que puede existir entre las energías de enlace de esta serie de moléculas diatómicas homonucleares del primer periodo y los órdenes de enlace correspondientes?

(A). Un valor de energía de enlace próximo a cero corresponde a orden de enlace 0; energía entre 100 y 300, orden de enlace 1; energía entre 300 y 500, orden de enlace 2; energía entre 500 y 700, orden 3; y energía mayor de 700, orden 4.
(B). Un valor de energía de enlace próximo a cero corresponde a orden de enlace 0; energía en torno a 100, orden de enlace 1; energía en torno a 450, orden de enlace 2; energía en torno a 900, orden 3.
(C). Un valor de energía próximo a 0 corresponde al orden de enlace máximo (4). Por lo tanto, de esa serie, el valor más alto de energía corresponde a orden de enlace 1.
(D). La energía de enlace no tiene relación con el orden de enlace.

Parte 3. Para esta serie se ha hecho una correlación lineal entre la energía de enlace (E) y el orden de enlace (N), ajustándose los datos bastante bien a una recta. Solo una de las siguientes puede aceptarse que sea la ecuación de dicha recta:

(A). E = -100 + 330N
(B). E = -100 – 500N
(C). E = 945N
(D). E = 2N + 10,5

---

Parte 1. 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 μ_HO?

(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

Parte 2. 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

Parte 3. ¿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 %

---

Parte 1. Sabiendo que la configuración electrónica molecular de las moléculas B₂, C₂ y N₂ sigue este orden de energía: σ_1s < σ_1s* < σ_2s < σ_2s* < π_2py = π_2pz < σ_2px < π_2py* = π_2pz* < σ_2px* < σ_3s < σ_3s* < … y que para las moléculas O₂ y F₂ ese orden sufre una alteración debido a que los orbitales p_2p tienen más energía que el σ_2px; y sabiendo también que las energías de enlace de las especies B₂, C₂, N₂, O₂ y F₂ son, respectivamente, 69, 111, 225, 118 y 36 kcal/mol, decidir cuál de ellas es la menos reactiva y decir cuál de las siguientes es su configuración electrónica molecular:

(A). (σ_1s)² (σ_1s*)² (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)¹ (π_2pz)¹
(B). KK (σ_2s)² (σ_2s*)² (σ_2px)² (π_2py)² (π_2pz)² (π_2py*)² (π_2pz*)²
(C). KK (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)² (π_2pz)² (σ_2px)²
(D). (σ_1s)² (σ_1s*)² (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)² (π_2pz)²

Parte 2. Ordenar las especies B₂, C₂, N₂, O₂ y F₂ según sus órdenes de enlace, de menor a mayor.

(A). B₂ < C₂ < N₂ < O₂ < F₂
(B). F₂ < O₂ < N₂ = C₂ < B₂
(C). B₂ = C₂ < N₂ < O₂ = F₂
(D). B₂ = F₂ < C₂ = O₂ < N₂

Parte 3. Sabiendo que la configuración electrónica molecular de la molécula CN sigue el mismo orden de energía que las de C₂ y N₂, ¿cuál es su orden de enlace?

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

---

Parte 1. 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 %.

Parte 2. 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.

Parte 3. 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.

---

Parte 1. La diferencia de electronegatividades de Pauling, χ_r, entre dos átomos A y B viene dada por la expresión

χ_r,A -χ_r,B = [E_d,A-B – ½(E_d,A-A+E_d,B-B)]^1/2

donde las E_d son las correspondientes energías de disociación de enlace de los compuestos AB, A₂ y B₂ expresadas en electronvoltios (aunque en la expresión anterior no se le ponen unidades a estas energías, ya que la electronegatividad de Pauling es adimensional). La escala de Pauling se escoge de modo que la electronegatividad del H sea 2,20. Además, se sabe que las energías de disociación de enlace de las moléculas H₂, Br₂ y HBr, expresadas en electronvoltios, son, respectivamente. E_H-H = 4,52, E_Br-Br = 2,00 y E_H-Br = 3,79; que el momento dipolar de la molécula HBr es 0,80 D y su distancia de enlace 1,41Å; que un mol de Br desprende 324,7 kJ cuando se convierte en Br^– y que se requieren 1139,9 kJ/mol para convertirlo en Br⁺. Calcular la electronegatividad del Br en la escala de Pauling.

(A). Un valor comprendido entre 0,5 y 1,499
(B). Un valor comprendido entre 1,5 y 2,499
(C). Un valor comprendido entre 2,5 y 3,499
(D). Un valor comprendido entre 3,5 y 4,499

Parte 2. Calcular la electronegatividad del Br en la escala de Mulliken.

(A). 1464,6 kJ/mol
(B). 815,2 kJ/mol
(C). 407,6 kJ/mol
(D). 732,3 kJ/mol

Parte 3. ¿Qué porcentaje de carácter iónico puede considerarse que tiene el enlace H-Br? (La carga del electrón es 4,8×10^-10 unidades electrostáticas de carga.)

(A). Un valor comprendido entre el 5 y el 14,99 %
(B). Un valor comprendido entre el 15 y el 24,99 %
(C). Un valor comprendido entre el 25 y el 34,99 %
(D). Un valor comprendido entre el 35 y el 44,99 %

---

Parte 1. Sabiendo que la configuración electrónica de las moléculas B₂, C₂ y N₂ siguen este orden de energía: σ_1s < σ_1s* < σ_2s < σ_2s* < π_2py = π_2pz < σ_2px < π_2py* = π_2pz* < σ_2px* < σ_3s < σ_3s* < … y que para las moléculas O₂ y F₂ ese orden sufre una alteración debido a que los orbitales p_2p tienen más energía que el s_2px; y sabiendo también que las energías de enlace de las especies B₂, C₂, N₂, O₂ y F₂ son, respectivamente, 69, 111, 225, 118 y 36 kcal/mol, decidir cuál de ellas es la menos reactiva y decir cuál de las siguientes es su configuración electrónica molecular:

(A). (σ_1s)² (σ_1s*)² (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)¹ (π_2pz)¹
(B). KK (σ_2s)² (σ_2s*)² (σ_2px)² (π_2py)² (π_2pz)² (π_2py*)² (π_2pz*)²
(C). KK (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)² (π_2pz)² (σ_2px)²
(D). (σ_1s)² (σ_1s*)² (σ_2s)² (σ_2s*)² (π_2py)² (π_2pz)²

Parte 2. Ordenar las especies B₂, C₂, N₂, O₂ y F₂ según sus órdenes de enlace, de menor a mayor.

(A). B₂ < C₂ < N₂ < O₂ < F₂
(B). F₂ < O₂ < N₂ = C₂ < B₂
(C). B₂ = C₂ < N₂ < O₂ = F₂
(D). B₂ = F₂ < C₂ = O₂ < N₂

Parte 3. Sabiendo que la configuración electrónica molecular de la molécula CN sigue el mismo orden de energía que las de C₂ y N₂, ¿cuál es su orden de enlace?

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

---

Parte 1. Sean los siguientes sólidos: amalgama de dentista (70 % Hg, 30% Cu); naftalina (antipolilla) (fórmula C₁₀H₈ y estructura consistente en dos anillos de benceno unidos lateralmente); carburo de wolframio (W₃C) y cloruro de cesio (CsCl). Si echamos al fuego un mol de cada uno de estos cuatro compuestos en presencia de oxígeno en exceso para que se dé una combustión completa, ¿cuánto vapor de agua se producirá? (Pesos atómicos: Hg: 200,6; Cu: 63,55; W: 183,8; Cs: 132,9; Cl: 35,45; C: 12,01; O: 16,00; H: 1,01).

(A). 100 g
(B). 4 moles
(C). 1 mol
(D). 128,18 g

Parte 2. Solo una de las siguientes afirmaciones es totalmente correcta:

(A). En estado sólido, las moléculas de naftalina quedan unidas unas a otras en un retículo cristalino por fuerzas intermoleculares, por lo que su punto de fusión es muy alto.
(B). La amalgama de dentista es un sólido atómico consistente en un cristal en cuyos vértices se sitúan átomos de Hg y de otro metal (en este caso, Cu) alternados, disposición que impide la conducción de corriente eléctrica.
(C). El cloruro de cesio es un sólido iónico con cristalización cúbica centrada en el cuerpo y coordinación 8:8, con un punto de fusión superior a 600 ºC.
(D). El carburo de wolframio es un sólido molecular de extrema dureza a partir del cual se fabrica el material denominado widia que se emplea para trabajar el acero.

Parte 3. Decir qué propiedades de las siguientes son correctas para las sustancias que se dan en las respuestas: (a) dura como el diamante; (b) blanda como el jabón; (c) punto de fusión por encima de los 2000 K; (d) conductividad eléctrica alta; (e) maleable; (f) brillo metálico; (g) se quiebra fácilmente; (h) soluble en agua dando una disolución conductora; (i) aislante eléctrico que conduce la corriente fundido; (j) olor fácilmente detectable.

(A). Amalgama: (a), (c), (d), (e), (g), (h)
(B). Naftalina: (b), (d), (e), (f), (h), (j)
(C). Carburo de W: (a), (c), (g)
(D). CsCl: (c), (e), (f), (g), (h), (i), (j)