Solucionario guía El enlace químico

SOLUCIONARIO
Guía Técnico Profesional
El enlace químico
SGUICTC004TC33-A16V1
Ítem
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Alternativa
B
E
A
A
C
D
B
E
D
C
B
B
D
C
E
C
C
D
B
A
Habilidad
Comprensión
Comprensión
Comprensión
Comprensión
Comprensión
Aplicación
Aplicación
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
Aplicación
Aplicación
ASE
ASE
Reconocimiento
Comprensión
Comprensión
ASE
Comprensión
Comprensión
EJERCICIOS PSU
Ítem
1
Alternativa
Defensa
B
Se establece un enlace químico entre dos átomos o
grupos de átomos cuando las fuerzas que actúan
entre ellos conducen a la formación de un agregado
con suficiente estabilidad (molécula). Dicha
estabilidad de un compuesto está asociada a un
estado de menor energía (alternativa E incorrecta).
La alternativa A es incorrecta, porque la formación de
enlaces no tiene relación con la solubilidad. La
alternativa C también es incorrecta porque solo
algunos átomos pierden electrones al formar un
enlace (aniones que forman enlaces iónicos), pero
muchos ganan electrones y algunos comparten
electrones. La formación del enlace no depende de
los núcleos (alternativa D incorrecta).
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E
La
estructura
representada,
efectivamente
corresponde al compuesto XY4, puesto que existe un
átomo del elemento X por cada cuatro átomos de Y.
En la molécula existen cuatro pares de electrones
enlazantes y ninguno libre o no enlazante. Cada
par de electrones compartido, contiene un electrón de
X y otro de Y, por lo que se puede inferir que el
elemento X presenta 4 electrones de valencia (por
tanto, pertenece al grupo IVA) y el elemento Y
presenta 1 electrón de valencia (grupo I).
A
Según los números atómicos los elementos tienen las
siguientes configuraciones electrónicas:
A: 1s2 2s2 2p5  F
B: 1s2 2s2 2p6 3s1  Na
C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5  Cl
A partir de estas configuraciones podemos deducir
que A y C pertenecen al grupo VIIA (halógenos) y B al
IA (metales alcalinos). Por lo tanto, B formará
compuestos iónicos con A y con C, mientras que AC
será un compuesto covalente (alternativa A correcta).
Como AC es un compuesto covalente, tendrá un
punto de fusión y ebullición es más bajo que uno
iónico como AB (alternativa B incorrecta) y solo este
conducirá la corriente eléctrica en disolución acuosa
(alternativa C incorrecta).
BC corresponde a la unión entre Na y Cl, a través de
un enlace iónico, estos compuestos son sólidos a
temperatura de 25°C, en cambio C2 es una molécula
de Cl2, que a temperatura de 25°C es gaseoso
(alternativa D incorrecta).
Por último A2 (F2) y C2 (Cl2), al ser covalentes, poseen
menor punto de ebullición que BC (NaCl), que es un
compuesto iónico (alternativa E incorrecta).
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A
El elemento con configuración [Ar] 4s1, al unirse con
otro átomo diferente, formará un enlace iónico,
cediendo su electrón de valencia para convertirse en
un catión de carga +1. Así, se estabiliza
electrónicamente,
quedando
su
configuración
electrónica como la del gas noble argón (Ar).
C
El enlace iónico se forma entre elementos metálicos
de los grupos IA y IIA y no metales de los grupos VIA
y VIIA. Por lo tanto, los compuestos W2Y y XZ2,
formados por elementos de los grupos IA y VIA en el
primer caso, y IIA y VIIA en el segundo, presentarán
enlaces iónicos. Mientras que el compuesto YZ2,
formado por elementos de los grupos VIA y VIIA
(ambos no metales), presentará enlace de tipo
covalente.
D
Teniendo claro el comportamiento de la propiedad
periódica electronegatividad y observando los valores
de la tabla, la molécula de NaF es la que presenta un
mayor carácter iónico con un valor de ∆E.N. = 3,1,
mucho mayor que:
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NaCl → Enlace iónico (∆E.N.= 2,1)
CF4 → Enlaces covalentes polares (∆E.N. = 1,5)
HI → Enlace covalente polar (∆E.N. = 0,4)
F2 → Enlace covalente apolar F2 (∆E.N. = 0)
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B
Los enlaces covalentes dativos son aquellos donde un
elemento cede sus uno o más pares de electrones al
otro elemento con el cual está formando el enlace.
Realizando la estructura de Lewis para cada molécula
tendremos lo siguiente:
-
H2O: cada átomo de hidrógeno aporta 1
electrón y el oxígeno 6, por lo tanto se enlazan
a través de dos pares de electrones
compartidos, donde cada átomo aporta 1
electrón.
CO: el carbono posee 4 electrones, de los cuales 2
quedan sin enlazar y dos los usa para formar enlaces
con el oxígeno, como le faltan 2 para formar el octeto,
el oxígeno le aporta con 2 (enlace dativo o
coordinado) que se simbolizan con la flecha,
quedando los dos átomos con su octeto.
CO2: el carbono aporta 4 electrones, un par para cada
oxígeno. Estos aportan también un electrón para cada
enlace, quedando todos con el octeto.
HCl: el hidrógeno y el cloro aportan un electrón cada
uno para formar el enlace, así el hidrogeno forma el
dueto y el cloro con sus demás electrones, el octeto.
N2: cada nitrógeno aporta con 3 electrones para
formar el triple enlace, quedando ambos con el octeto.
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E
Los compuestos metálicos son dúctiles y
maleables debido a que no existen enlaces con una
dirección determinada. Son buenos conductores de la
electricidad debido a la deslocalización de los
electrones, que pertenecen a toda la red metálica. Los
electrones pueden moverse a lo largo de los orbitales
vacíos y conducir la corriente eléctrica al aplicar una
diferencia de potencial.
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D
Las sustancias covalentes tienen bajos puntos de
fusión y de ebullición (opción I correcta) y no
conducen la corriente eléctrica en estado líquido ni en
disoluciones (opción III incorrecta). Las moléculas de
hidrógeno (H2) y cloro (Cl2) presentan enlace
covalente apolar y el amoníaco (NH3), covalente polar
(opción II correcta).
C
El enlace covalente polar se puede definir como la
compartición de electrones entre no metales
diferentes, con electronegatividad semejante pero
no igual (0 < ΔEN < 1,7). Esto se cumple en el caso
del oxígeno con el hidrógeno (opción III). El oxígeno
(grupo VIA) y el sodio (grupo IA) (opción I) se unen
mediante enlace iónico y entre dos átomos de oxígeno
(opción II) se forma un enlace covalente apolar.
B
El enlace covalente se define como la compartición
de electrones entre no metales iguales o diferentes
con electronegatividad igual o semejante (0 ≤ ΔEN <
1,7). Esta definición se cumple solo en el caso del
BrCl (opción II).
El CsF (opción I) y el CsBr (opción III) presentan
enlace de tipo iónico, ya que sus diferencias de
electronegatividad son, respectivamente, 3,3 y 2,1, en
ambos casos mayores que 1,7.
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B
El compuesto BF3 tiene 3 pares de electrones
enlazantes (alternativa A incorrecta) y 9 pares no
enlazantes, como muestra la siguiente estructura de
Lewis:
En el compuesto Cl2 existen 6 pares de electrones
no enlazantes (alternativa B correcta) y un par
enlazante para completar el octeto.
La estructura de Lewis para la molécula es NO2-, es la
siguiente:
En ella se aprecia que la molécula no contiene
enlaces dativos (alternativa C incorrecta).
El compuesto HCl está formado por un elemento del
grupo IA y uno del VIIA, sin embargo, el hidrógeno es
el único elemento del grupo IA que no es metálico y
su valor de electronegatividad es más alto que el resto
de los elementos de este grupo. La diferencia de
electronegatividad entre H y Cl es 0,9, por lo tanto, se
trata de un compuesto covalente (alternativa D
incorrecta).
CCl4 cumple con la regla del octeto (alternativa E
incorrecta), como se observa en su estructura de
Lewis:
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D
El cloruro de cesio es un compuesto químico
formados por los iones Cs+ (el Cs es un metal del
grupo IA) y Cl– (el Cl es un no metal del grupo VIIA).
Por lo tanto, corresponde a un compuesto iónico
cuya fórmula es CsCl.
La estructura del cloruro de cesio consta de una celda
unitaria cúbica centrada en el cuerpo, es decir, cada
ion está rodeado por 8 iones de carga opuesta que
forman los vértices de un cubo.
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C
En este caso, la sustancia X posee enlace iónico, ya
que cumple con las características propuestas: tener
elevados puntos de fusión y ebullición, ser
relativamente soluble en agua, pero no en disolventes
orgánicos como el benceno y no ser conductor de la
electricidad en estado sólido, pero sí cuando se
presenta fundido o en disolución. La sustancia Y
presenta las características de un compuesto
covalente y el Z, de un compuesto metálico.
E
El enlace iónico se establece entre elementos de
electronegatividades diferentes (metales del grupo IA
o IIA y no metales del grupo VIA o VIIA), donde la
diferencia
de
electronegatividad
es
≥
1,7
produciéndose una transferencia
de electrones
(alternativa A incorrecta).
El enlace covalente se forma entre elementos no
metálicos (alternativa B incorrecta), cuya diferencia de
electronegatividad sea < 1,7, existiendo compartición
de electrones. Este tipo de enlace se puede clasificar
a su vez en:
Polar:
enlace
entre
átomos
con
distinta
electronegatividad (0 < ΔEN < 1,7), por lo que los
electrones de enlace se encuentran desplazados
hacia el de mayor electronegatividad.
Apolar: enlace entre átomos sin diferencia de
electronegatividad, por lo que los electrones de enlace
se comparten de igual forma entre los átomos
(alternativa E correcta). Típicamente se da entre
átomos de un mismo elemento, formando moléculas
monoelementales (alternativa C incorrecta).
Coordinado: tipo particular de enlace covalente polar,
donde solo uno de los elementos a unirse aporta
electrones para el enlace (alternativa D incorrecta).
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C
El enlace covalente apolar es aquel donde los
electrones se comparten de forma equidistante, por lo
tanto el dibujo que mejor lo representara será aquel
donde las nubes electrónicas alrededor de los dos
núcleos enlazados sean simétricas entre sí.
C
Para que las especies sean eléctricamente estables,
ambas especies deben ganar un electrón, así se
cumple la regla del octeto y del dueto,
respectivamente. Para esto, las especies comparten
un par de electrones, formando un enlace covalente
simple y como se trata de dos elementos distintos el
enlace será covalente polar.
D
Aunque el nitrógeno y el fósforo sean del mismo grupo
y tengan el mismo número de electrones de valencia,
el fósforo es más grande ya que sus electrones
ocupan un nivel más que los del nitrógeno.
La configuración externa del P es 3s2 3p3, ocupando
sus electrones el tercer nivel de energía. En este nivel
existen orbitales d vacíos, por lo que P puede
promover 1 electrón desde el orbital s a un orbital d,
quedando con 5 electrones desapareados, donde se
pueden albergar los átomos de cloro. Esto no ocurre
en el N, cuya configuración externa es 2s2 2p3 y que
no tiene orbitales d vacíos. Es por esto que existe el
compuesto PCl5 y no el NCl5.
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B
Los electrones de valencia son los que se encuentran
en el nivel de energía más externo de un átomo.
En este caso el nivel más externo es el 2. Sumando
los electrones que se encuentran en ese nivel, se
obtiene:
1s2 2s2 2p2  4 electrones de valencia
1s2 2s2 2p4  6 electrones de valencia
1s2 2s2 2p6  8 electrones de valencia
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A
Para lograr que cualquier sustancia cambie de un
estado a otro se tienen que vencer los enlaces o
interacciones que se forman entre las moléculas
(enlaces intermoleculares). En el caso del agua, son
los enlaces por puente de hidrógeno los que se deben
romper para pasar del estado líquido al gaseoso. Este
es un tipo especial de interacción dipolo-dipolo.