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Enlace covalente y fuerzas intermoleculares
Teoría
2018 · Ordinaria · Suplente
3B
Examen

Dados los siguientes compuestos: LiCl,CHX4,HX2O\ce{LiCl, CH4, H2O} y HF\ce{HF}, indique razonadamente:

a) El tipo de enlace que presentan.b) Cuáles de las moléculas covalentes son polares.c) Cuáles de las moléculas covalentes pueden presentar puntos de fusión y ebullición mayores de lo esperado.
Enlace químicoPolaridad
a) El tipo de enlace viene determinado por la diferencia de electronegatividad entre los átomos que lo forman y por su naturaleza (metal o no metal).

Para LiCl\ce{LiCl}, el Litio es un metal alcalino y el Cloro es un no metal. La diferencia de electronegatividad entre ellos es significativa, lo que conduce a una transferencia de electrones y a la formación de iones, estableciéndose un enlace iónico.Para CHX4\ce{CH4}, el Carbono y el Hidrógeno son ambos no metales. La compartición de electrones entre ellos da lugar a enlaces covalentes.Para HX2O\ce{H2O}, el Oxígeno y el Hidrógeno son ambos no metales. La compartición de electrones entre ellos da lugar a enlaces covalentes.Para HF\ce{HF}, el Flúor y el Hidrógeno son ambos no metales. La compartición de electrones entre ellos da lugar a un enlace covalente.

b) Una molécula covalente es polar si los enlaces que la constituyen son polares y si la geometría molecular no permite que los momentos dipolares de los enlaces se cancelen mutuamente, resultando en un momento dipolar molecular neto distinto de cero.

Para CHX4\ce{CH4}, la diferencia de electronegatividad entre el Carbono (2,55) y el Hidrógeno (2,20) es de 0,35, lo que indica que los enlaces C-H son ligeramente polares. Sin embargo, la molécula tiene una geometría tetraédrica (AB4AB_4, sin pares de electrones no enlazantes en el átomo central). Esta geometría altamente simétrica hace que los momentos dipolares de los cuatro enlaces C-H se anulen entre sí, resultando en una molécula apolar.Para HX2O\ce{H2O}, la diferencia de electronegatividad entre el Oxígeno (3,44) y el Hidrógeno (2,20) es de 1,24, indicando enlaces O-H muy polares. El átomo central de Oxígeno tiene dos pares de electrones enlazantes y dos pares de electrones no enlazantes (AB2E2AB_2E_2), lo que le confiere una geometría molecular angular o "en V". Debido a esta geometría asimétrica, los momentos dipolares de los enlaces O-H no se cancelan y los pares de electrones no enlazantes contribuyen a la polaridad, haciendo que la molécula de HX2O\ce{H2O} sea polar.Para HF\ce{HF}, la diferencia de electronegatividad entre el Flúor (3,98) y el Hidrógeno (2,20) es de 1,78, lo que indica un enlace H-F altamente polar. Al ser una molécula diatómica, no hay posibilidad de cancelación de este momento dipolar, por lo que la molécula de HF\ce{HF} es polar.

c) Las moléculas covalentes que pueden presentar puntos de fusión y ebullición mayores de lo esperado son aquellas capaces de formar enlaces de hidrógeno. Este tipo de interacción intermolecular fuerte ocurre cuando un átomo de hidrógeno está unido directamente a un átomo altamente electronegativo y pequeño (Nitrógeno, Oxígeno o Flúor) y se ve atraído por un par de electrones no enlazante de otro átomo altamente electronegativo y pequeño en una molécula vecina.

Para CHX4\ce{CH4}, los átomos de hidrógeno están unidos a carbono, que no es un átomo lo suficientemente electronegativo para formar enlaces de hidrógeno. Por lo tanto, el CHX4\ce{CH4} no presenta esta interacción intermolecular especial y sus puntos de fusión y ebullición no son inusualmente altos.Para HX2O\ce{H2O}, el hidrógeno está unido a un átomo de oxígeno, que es altamente electronegativo. Las moléculas de HX2O\ce{H2O} pueden formar extensos enlaces de hidrógeno entre sí. Esta fuerte interacción intermolecular eleva significativamente sus puntos de fusión y ebullición en comparación con otras sustancias de masa molecular similar.Para HF\ce{HF}, el hidrógeno está unido al flúor, que es el átomo más electronegativo. Las moléculas de HF\ce{HF} forman fuertes enlaces de hidrógeno. Esta interacción es responsable de sus puntos de fusión y ebullición anormalmente altos.