(TEMA 8) 12. ¿Cuál de las siguientes moléculas tiene más alto momento dipolar?
(A). HF
(B). HCl
(C). HBr
(D). HI
Solución: A. Como el momento dipolar de una molécula diatómica es el producto de la carga que se puede considerar que porta uno de los átomos (la del otro será la misma, pero de signo opuesto) multiplicada por la distancia entre los átomos, hemos de tener en cuenta ambos factores, es decir, tanto la desigualdad en la compartición de los electrones entre el halógeno y el H (a mayor desigualdad, mayor densidad de carga sobre cada átomo) como la longitud del enlace entre ambos.
Atendiendo solo al primer factor está claro que el HF tendría mayor momento dipolar que las demás sustancias de la serie, ya que la diferencia de electronegatividad es más alta en el HF que en las demás. Pero, atendiendo al segundo factor, sería al revés porque al ser el volumen de los halógenos proporcional a su peso atómico, la longitud del enlace será mayor en el HI.
No obstante, el primer factor afecta mucho más que el segundo, por lo que la especie HF será la que tenga mayor momento dipolar de la serie.
(TEMA 8) 13. ¿Cuál de las siguientes es la estructura de Lewis correcta para el triyoduro de nitrógeno?
(A).
(B).
(C).
(D).
Solución: D. Teniendo en cuenta que cada raya de enlace supone dos electrones, la única estructura en que se cumple la regla del octeto para los cuatro átomos y en la que además cada átomo está aportando los electrones de valencia que le corresponden es claramente:
(TEMA 9) 14. Sabiendo que la configuración electrónica de la molécula N2 es
KK (σ2s)2 (σ2s*)2 (π2py = π2pz)4 (σ2px)2
decir cuál de las siguientes afirmaciones sobre las especies químicas N2, N2+ y N2− es cierta:
(A). La que tiene mayor energía de enlace es N2− porque tiene mayor número de electrones.
(B). La que tiene menor distancia de enlace es N2+ debido a la atracción por la carga.
(C). La distancia de enlace del N2 es menor que la del N2+ y N2− porque el orden de enlace es mayor en la primera especie que en las otras dos.
(D). Las tres tienen la misma energía de enlace ya que son isoelectrónicas.
Solución: C. En la configuración electrónica del enunciado solo se presentan los orbitales que contienen electrones. Pero si hemos de colocar un electrón más (para el caso de N2–) habremos de tener en cuenta el siguiente orbital que se empezaría a llenar.
Sin necesidad de que ampliemos la configuración electrónica molecular dada con más orbitales, es razonable pensar que el siguiente orbital a colocar será antienlazante, pues ya se han escrito los correspondientes enlazantes π2p y σ2p.
El número de enlaces que se deduce de la configuración dada para la molécula de N2 será 3, pues tiene tres orbitales enlazantes llenos netos (los demás orbitales, enlazantes y antienlazantes, se anulan por parejas).
Si quitamos un electrón al N2 para obtener N2+, uno de los orbitales enlazantes quedará solo semilleno. Esto supone que el orden de enlace pasará a ser 2,5. Y si agregamos un electrón para obtener N2–, se semillenará el orbital que viene a continuación, que será antienlazante, como se ha argumentado antes. Esto implicará de nuevo un orden de enlace de 2,5.
En definitiva, la molécula con más enlaces de las tres es N2 y, por ende, la que tendrá una longitud de enlace más corto.
(TEMA 9) 15. El orden energético de los orbitales moleculares en el O2 y sus especies es:
σ1s, σ1s*, σ2s, σ2s*, σ2pz,π2px = π2py, π2px* = π2py*, σ2pz*
¿Cuál de las siguientes especies tiene orden de enlace 1,5?
(A). O2
(B). O22–
(C). O2+
(D). O2–
Solución: D. Podemos partir del O2, especie que tiene 16 electrones que colocar (ya que el número atómico del O es 8). Su configuración electrónica molecular es: (σ1s)2 (σ1s*)2 (σ2s)2 (σ2s*)2 (σ2pz) 2(π2px)2 (π2py)2 (π2px*)1 (π2py*)1 (σ2pz*)0.
Como los orbitales enlazantes y antienlazantes se anulan entre sí, los orbitales moleculares σ generados a partir de los orbitales atómicos 1s y 2s no contribuyen el enlace. Aparte de ellos vemos 3 orbitales enlazantes llenos (σ2pz, π2pxy π2py) y dos antienlazantes semillenos (π2px* y π2py*); estos dos últimos, en conjunto, equivalen a 1 antienlazante completo. Por lo tanto, el orden de enlace es 3 – 1 = 2.
Si quitamos uno o dos electrones, el orden de enlace subirá, ya que hay que quitarlos de los orbitales de más energía, que son antienlazantes. Por lo tanto, para que el orden de enlace baje hay que agregar electrones. Si se añaden dos, tendremos dos orbitales antienlazantes llenos, por lo que el orden de enlace será: 3 (enlazantes) – 2 (antienlazantes) = 1. Por lo tanto, solo tenemos que agregar un electrón para conseguir un orden de enlace de 1,5. La especie es, entonces, O2–.
