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T2: Enlace químico
Fuerzas intermoleculares
Teoría
2025 · Ordinaria · Suplente
1B
Examen

Razone las siguientes afirmaciones:

a) A 25C25^\circ\text{C} y 1 atm1\text{ atm}, el agua es un líquido y el sulfuro de hidrógeno es un gas.b) El NHX3\ce{NH3} tiene un punto de ebullición más alto que el CHX4\ce{CH4}.c) A 25C25^\circ\text{C} y 1 atm1\text{ atm}, el diflúor y el dicloro son gases, el dibromo es líquido y el diyodo es sólido.d) El KCl\ce{KCl} tiene un punto de fusión mayor que el ClX2\ce{Cl2}.
Enlace químicoFuerzas intermoleculares
a) Verdadero. A 25C25^\circ\text{C} y 1 atm1\text{ atm}, el HX2O\ce{H2O} es una molécula que presenta enlaces OH\ce{O-H}. Debido a que el oxígeno es un átomo muy electronegativo y de pequeño tamaño, se establecen enlaces de hidrógeno entre sus moléculas, lo que supone una fuerza intermolecular muy intensa.

Por el contrario, el HX2S\ce{H2S}, aunque es una molécula polar, contiene un átomo de azufre que es menos electronegativo y posee un mayor radio atómico que el oxígeno. Esto impide la formación de enlaces de hidrógeno, por lo que las fuerzas intermoleculares predominantes son las de Van der Waals (dipolo-dipolo), considerablemente más débiles.Dado que se requiere mucha más energía para vencer los enlaces de hidrógeno en el HX2O\ce{H2O} que las fuerzas dipolo-dipolo en el HX2S\ce{H2S}, el agua tiene un punto de ebullición superior que le permite ser líquida a 25C25^\circ\text{C}, mientras que el HX2S\ce{H2S} ya se encuentra en fase gaseosa.

b) Verdadero. La molécula de NHX3\ce{NH3} posee un átomo central con tres pares de electrones de enlace y un par solitario, respondiendo a una geometría AB3EAB_3E. La presencia del átomo de nitrógeno (muy electronegativo y pequeño) unido al hidrógeno permite la formación de enlaces de hidrógeno entre sus moléculas.

La molécula de CHX4\ce{CH4} presenta una geometría tetraédrica de tipo AB4AB_4 y es totalmente apolar. Por ello, sus moléculas se unen exclusivamente mediante fuerzas de dispersión de London, que son interacciones muy débiles debidas a dipolos instantáneos.Al ser los enlaces de hidrógeno en el NHX3\ce{NH3} mucho más fuertes que las fuerzas de London en el CHX4\ce{CH4}, se necesita más energía térmica para separar las moléculas de amoníaco, resultando en un punto de ebullición más alto.

c) Verdadero. Los halógenos forman moléculas diatómicas apolares (FX2\ce{F2}, ClX2\ce{Cl2}, BrX2\ce{Br2} e IX2\ce{I2}), por lo que las únicas fuerzas de atracción entre ellas son las fuerzas de dispersión de London.

La intensidad de estas fuerzas depende de la polarizabilidad de la nube electrónica, la cual aumenta con el número de electrones y el tamaño molecular (masa molar). En el grupo de los halógenos, el tamaño y la masa aumentan en el orden: FX2\ce{F2} < ClX2\ce{Cl2} < BrX2\ce{Br2} < IX2\ce{I2}.A 25C25^\circ\text{C} y 1 atm1\text{ atm}, las fuerzas de London en FX2\ce{F2} y ClX2\ce{Cl2} son insuficientes para vencer la agitación térmica, siendo gases. En el BrX2\ce{Br2}, la mayor polarizabilidad permite la existencia del estado líquido, mientras que en el IX2\ce{I2} las fuerzas son suficientemente intensas para que sea un sólido.

d) Verdadero. El KCl\ce{KCl} es un compuesto iónico que forma una red cristalina tridimensional donde los iones KX+\ce{K+} y ClX\ce{Cl-} están unidos por fuerzas electrostáticas de gran magnitud (enlace iónico).

El ClX2\ce{Cl2} es una sustancia molecular apolar cuyas moléculas están unidas entre sí únicamente por fuerzas de dispersión de London, que son interacciones intermoleculares muy débiles.La energía necesaria para romper la red cristalina del KCl\ce{KCl} es muchísimo mayor que la requerida para separar las moléculas de ClX2\ce{Cl2}, por lo que el punto de fusión del compuesto iónico es significativamente superior al de la sustancia molecular.