Enlace químico — Química PEvAU Valencia

Estructura atómica, Regla del octeto, Lewis y Geometría molecular

Problema

2025 · Ordinaria · Titular

3

El cloro se presenta en la naturaleza en forma de dos isótopos, $\ce{^{35}_{17}Cl}$ y $\ce{^{37}_{17}Cl}$ , con unas abundancias relativas del $75,8 \%$ y $24,2 \%$ , respectivamente.

a) Deduzca el número de protones, neutrones y electrones que contiene un átomo de cada isótopo.b) Calcule el número de átomos de cada isótopo presentes en una muestra de

10

litros de

\ce{Cl2(g)}

, a

25^\circ\text{C}

y

1 \text{ atm}

.c1) Aplicando la regla del octeto, deduzca la fórmula empírica del compuesto formado por los elementos

\ce{Cl}

y

\ce{O}

. Razone si se trata de una especie química soluble en agua.c2) Considere las moléculas

\ce{SiCl4}

y

\ce{SCl2}

. Escriba su estructura electrónica de Lewis, deduzca su geometría molecular y discuta su polaridad.

IsótoposLewisVSEPR

a) Los isótopos tienen el mismo número de protones (número atómico,

Z = 17

) pero distinto número de neutrones.

Para \ $\ce{^{35}_{17}Cl}$ :

Protones:

Z = 17

Neutrones:

A - Z = 35 - 17 = 18

Electrones:

17

(átomo neutro)

Para \ $\ce{^{37}_{17}Cl}$ :

Protones:

Z = 17

Neutrones:

A - Z = 37 - 17 = 20

Electrones:

17

(átomo neutro)b) Se aplica la ley del gas ideal

PV = nRT

para calcular los moles de

\ce{Cl2}

:

n = \frac{PV}{RT} = \frac{1 \times 10}{0{,}082 \times 298} = 0{,}4092 \text{ mol de } \ce{Cl2}

El número total de moléculas de $\ce{Cl2}$ es:

N_{\ce{Cl2}} = 0{,}4092 \times 6{,}022 \times 10^{23} = 2{,}465 \times 10^{23} \text{ moléculas}

Cada molécula de $\ce{Cl2}$ contiene 2 átomos, por lo que el número total de átomos de Cl es:

N_{\text{total}} = 2 \times 2{,}465 \times 10^{23} = 4{,}930 \times 10^{23} \text{ átomos}

Aplicando las abundancias relativas de cada isótopo:

N(\ce{^{35}Cl}) = 0{,}758 \times 4{,}930 \times 10^{23} = 3{,}737 \times 10^{23} \text{ átomos}

N(\ce{^{37}Cl}) = 0{,}242 \times 4{,}930 \times 10^{23} = 1{,}193 \times 10^{23} \text{ átomos}

c1) El cloro tiene 7 electrones de valencia y necesita 1 electrón para completar el octeto. El oxígeno tiene 6 electrones de valencia y necesita 2 electrones para completar el octeto. Para satisfacer la regla del octeto, cada átomo de O comparte 2 electrones (forma 2 enlaces), y cada átomo de Cl comparte 1 electrón (forma 1 enlace), por lo que la relación Cl:O es 2:1, dando la fórmula empírica

\ce{Cl2O}

.

Respecto a la solubilidad: $\ce{Cl2O}$ es el anhídrido del ácido hipocloroso. Al reaccionar con agua forma ácido hipocloroso, $\ce{HClO}$ , por lo que es soluble en agua:

\ce{Cl2O + H2O -> 2 HClO}

c2) Se escriben las estructuras de Lewis y se deduce la geometría de

\ce{SiCl4}

y

\ce{SCl2}

.

Geometría de $\ce{SiCl4}$ : El Si es el átomo central $A$ , con 4 pares de enlace $B$ y ningún par solitario $E$ . Tipo $AB_4$ . Los 4 pares de enlace se disponen lo más alejados posible, dando geometría tetraédrica con ángulos de enlace de $109{,}5^\circ$ .Polaridad de $\ce{SiCl4}$ : Aunque cada enlace Si–Cl es polar (el Cl es más electronegativo que el Si), la molécula es simétrica (tetraédrica regular), por lo que los momentos dipolares de enlace se cancelan. La molécula es apolar ( $\mu = 0$ ).Geometría de $\ce{SCl2}$ : El S es el átomo central $A$ , con 2 pares de enlace $B$ y 2 pares solitarios $E$ . Tipo $AB_2E_2$ . La geometría electrónica es tetraédrica, pero la geometría molecular es angular. Los pares solitarios comprimen el ángulo de enlace por debajo de $109{,}5^\circ$ (aproximadamente $103^\circ$ ).Polaridad de $\ce{SCl2}$ : La molécula es angular y asimétrica. Los momentos dipolares de los dos enlaces S–Cl no se cancelan y existe además la contribución de los pares solitarios del S. El momento dipolar resultante es distinto de cero, por lo que la molécula es polar ( $\mu \neq 0$ ).

T2: Enlace químico

Geometría molecular y polaridad

Teoría

2025 · Extraordinaria · Suplente

3

Considere las moléculas $\ce{NF3}$ y $\ce{F2CO}$ .

a) Dibuje su estructura electrónica de Lewis y deduzca la geometría de cada molécula.b) Discuta si estas moléculas son polares o no.c1) Aplicando la regla del octeto, deduïsca la fórmula empírica del compuesto formado por dos átomos cuyos números atómicos son 17 y 20, respectivamente. Discuta el tipo de enlace que mantiene unidos a los átomos y si el compuesto será soluble en agua.c2) Considere los elementos de números atómicos 13 y 35. Escriba su configuración electrónica en el estado fundamental, así como la configuración electrónica correspondiente al ion más estable que cada uno de ellos puede formar.

LewisVSEPRConfiguración electrónica

T2: Enlace químico

Geometría molecular y polaridad

Cuestión

2024 · Ordinaria · Titular

C2

Considere las siguientes moléculas: $\ce{BF3}, \ce{CF4}$ y $\ce{NF3}$ . Responda a las siguientes cuestiones: a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de cada una de las moléculas y deduza su geometría. b) Ordene, justificadamente las moléculas $\ce{BF3}, \ce{CF4}, \ce{NF3}$ por orden creciente de su ángulo de enlace. c) Discuta la polaridad de los enlaces de las tres moléculas, y deduzca si éstas tienen momento dipolar.Datos: números atómicos, Z: $\text{B} = 5; \text{C} = 6; \text{N} = 7; \text{F} = 9$ . Electronegatividades: $\text{B} = 1,9; \text{C} = 2,4; \text{N} = 3,0; \text{F} = 4,0$ .

T2: Enlace químicoVSEPR

T2: Enlace químico

Lewis y Geometría molecular

Cuestión

2024 · Extraordinaria · Titular

C2

Cuestión 2.

Sean las moléculas $\ce{SiF4}$ , $\ce{PCl3}$ y $\ce{SO2}$ .

a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de las tres especies.b) Deduzca la geometría de las tres moléculas y justifique si son polares o apolares.c) Deduzca si el ángulo de enlace O–S–O del

\ce{SO2}

es mayor o menor que el Cl–P–Cl del

\ce{PCl3}

.

Datos: números atómicos, $Z$ : $O = 8$ ; $F = 9$ ; $Si = 14$ ; $P = 15$ ; $S = 16$ ; $Cl = 17$ . Electronegatividades: $O = 3,4$ ; $F = 4,0$ ; $Si = 1,6$ ; $P = 2,0$ ; $S = 2,3$ ; $Cl = 2,7$ .

Enlace químicoPolaridad

T2: Enlace químico

Estructuras de Lewis y Geometría

Cuestión

2023 · Ordinaria · Titular

C2

Cuestión 2. Estructura molecular. Estructuras electrónicas de Lewis.

Considere las especies químicas $\ce{F2CO}$ , $\ce{HCN}$ y $\ce{NBr3}$ . Responda a las siguientes cuestiones: a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de cada una de las moléculas. b) Deduzca la disposición geométrica de los pares electrónicos que rodean al átomo central de cada molécula e indique el tipo de hibridación de los orbitals de dicho átomo. c) Indique la geometría de las moléculas $\ce{HCN}$ y $\ce{NBr3}$ . d) Discuta si las moléculas de $\ce{HCN}$ y $\ce{NBr3}$ son polares o apolares. Datos: Números atómicos, $Z: H = 1; C = 6; N = 7; O = 8; F = 9; Br = 35$ . Electronegatividad: $H = 2,1; C = 2,5, N = 3,0; Br = 2,8$ .

LewisVSEPRHibridación

T2: Enlace químico

Estructura de Lewis

Cuestión

2023 · Extraordinaria · Titular

C2

Cuestión 2. Estructura molecular. Estructuras electrónicas de Lewis.

a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de las siguientes especies químicas: disulfuro de carbono $\ce{CS2}$ , dióxido de azufre $\ce{SO2}$ , sulfuro de hidrógeno $\ce{H2S}$ y formaldehído $\ce{H2CO}$ . b) Indique la hibridación de los átomos de $\ce{C}$ de las moléculas $\ce{CS2}$ y $\ce{H2CO}$ . c) Deduzca la geometría molecular de $\ce{CS2}$ y $\ce{H2CO}$ . d) Deduzca cuál de los dos ángulos es mayor: $\ce{O-S-O}$ o $\ce{H-S-H}$ en las moléculas de $\ce{SO2}$ y $\ce{H2S}$ , respectivamente.Datos: Números atómicos, $Z$ : $\text{H} = 1$ ; $\text{C} = 6$ ; $\text{O} = 8$ ; $\text{S} = 16$ .

Estructura de LewisGeometría molecular

T2: Enlace químico

Geometría molecular y polaridad

Cuestión

2022 · Ordinaria · Titular

C2

Cuestión 2. Estructura molecular. Estructuras electrónicas de Lewis.

a) Dibuje las estructuras electrónicas de Lewis para las moléculas

\ce{CF4}, \ce{F2CO}

y

\ce{CO2}

.b) Indique razonadamente la geometría de las tres moléculas del apartado anterior y ordene de menor a mayor los ángulos de las moléculas (F-C-F del

\ce{CF4}

, F-C-F del

\ce{F2CO}

y O-C-O del

\ce{CO2}

).c) Razone qué molécula/s del apartado (a) es/son polares.

Datos: Números atómicos, $Z: C = 6; O = 8; F = 9$ . Electronegatividades (Pauling): $C = 2,55; O = 3,44; F = 3,98$ .

LewisVSEPR

T2: Enlace químico

Lewis y Geometría molecular

Cuestión

2022 · Extraordinaria · Titular

C2

Cuestión 2. Estructura molecular. Estructuras electrónicas de Lewis.

a) Dibuje la estructura electrónica de Lewis de la molécula de diclorodifluorometano o freón–12 (

\ce{CCl2F2}

) y del metanal o formaldehído (

\ce{H2CO}

).b) Indique la hibridación del átomo de

\ce{C}

en cada una de estas especies químicas.c) Deduzca la geometría de ambas moléculas.d) Discuta la polaridad de cada una de las moléculas.

Datos: Números atómicos, $Z$ : $\ce{H} = 1$ ; $\ce{C} = 6$ ; $\ce{O} = 8$ ; $\ce{F} = 9$ ; $\ce{Cl} = 17$ . Electronegatividades (Pauling): $\ce{H} = 2.20$ ; $\ce{C} = 2.55$ ; $\ce{O} = 3.44$ ; $\ce{F} = 3.98$ ; $\ce{Cl} = 3.16$ .

Estructura de LewisGeometría molecularPolaridad