Cuestiones y problemas (resueltos)
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INTRODUCCIÓN ElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancada añolos,cadavez másescasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligenlasopcionesde“Ciencias”,“Ciencias de la Salud” e “Ingeniería y Arquitectura”. Esto también constituye un reto para los profesoresque,nosolodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicaresta disciplina,sinoademás,inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuega laQuímicaenlavidayeneldesarrollodelassociedadeshumanas. En este contexto, las Olimpiadas de Química suponen una herramienta muy importante ya que ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentescentrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas. Esta colección de cuestiones y problemas surgió del interés por parte de los autores de realizarunarecopilacióndelaspruebaspropuestasendiferentespruebasdeOlimpiadasde Química,conelfindeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez inmersos en esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de Olimpiadas de Química de la Asociación de Químicos de la Comunidad Valenciana consideró que podía resultar interesante su publicación para ponerlo a disposicióndetodoslosprofesoresyestudiantesdeQuímicaalosquelespudieraresultarde utilidad.Deestamanera,elpresentetrabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyo para la enseñanza de la Química en los cursos de bachillerato, así como en los primeros cursosdegradosdeláreadeCienciaeIngeniería.Desgraciadamente,nohasidoposible‐por cuestiones que no vienen al caso‐ la publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y problemas resueltos puede servir de germen para el desarrollo de un proyecto más amplio, en el que el diálogo, el intercambio de ideas y la compartición de material entre profesores de Química con distinta formación, origen y metodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuyaaimpulsarelestudiodela Química. EnelmaterialoriginalsepresentanlaspruebascorrespondientesalasúltimasOlimpiadas NacionalesdeQuímica(1996‐2014)asícomootraspruebascorrespondientesafaseslocales de diferentes Comunidades Autónomas. En este último caso, se han incluido solo las cuestiones y problemas que respondieron al mismo formato que las pruebas de la Fase Nacional.Sepretendeampliarelmaterialconlascontribucionesquerealicenlosprofesores interesadosenimpulsaresteproyecto,encuyocasoseharámenciónexplícitadelapersona quehayarealizadolaaportación. Las cuestiones que son de respuestas múltiples y los problemas se han clasificado por materias, se presentan completamente resueltos y en todos ellos se ha indicado la procedencia y el año. Los problemas, en la mayor parte de los casos constan de varios apartados,queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes. Es por ello que en el caso de las Olimpiadas Nacionales se ha optado por presentar la resolución de los mismos planteando el enunciado de cada apartado y, a continuación, la resolucióndelmismo,enlugardepresentarelenunciadocompletoydespuéslaresoluciónde todoelproblema. Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor: JuanA.Domínguez(Canarias),JuanRubio(Murcia),LuisF.R.VázquezyCristinaPastoriza (Galicia),JoséA.Cruz,NievesGonzález,GonzaloIsabel(CastillayLeón),AnaTejero(Castilla‐ LaMancha),PedroMárquezyOctavioSánchez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),Ángel F.SáenzdelaTorre(LaRioja),JoséLuisRodríguez(Asturias),MatildeFernández(Baleares), FernandoNogales(Málaga),JoaquínSalgado(Cantabria). Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunas delasfigurasincluidasenestetrabajo. Losautores CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 1 1.CUESTIONESdeENLACEQUÍMICOyPROPIEDADES 1.1.¿Cuáldelassiguientessustanciastienemayorpuntodefusión? a)KBr b) c) d)HCl e) (O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Sevilla2004)(O.Q.L.CastillayLeón2011)(O.Q.L.CastillayLeón2012) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. a). KBr es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia del resto, forma redes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Estas sustancias son sólidas a temperatura ambiente, por lo que tienen un elevado punto de fusión, mucho mayor que las demás sustanciaspropuestas. e son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas b‐c). intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmás intensasenelI debidoaqueesunasustanciacongranvolumenatómicoyelevadopeso molecular, por tanto será muy polarizable. Por esto, aunque ambas tienen puntos de fusiónbajos,eldelCH esmuchomásbajo. d).HClesunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroquepresenta momentodipolar permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,elpunto defusióndelclorurodehidrógenoesmuybajo. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia e). polar forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusióntambiénesbajo. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: (90,7)<HCl(161)< (175)< (386,7)<KBr(1007) Larespuestacorrectaeslaa. 1.2.LamoléculaHBr: a)Notienemomentodipolar. b)Tieneunenlacecovalentepolar. c)Tieneunenlacecovalentenopolar. d)Tieneunenlacedoble. e)Tieneunenlaceiónico. (O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Sevilla2004)(O.Q.L.Asturias2009) LamoléculadeHBrtieneenlacecovalentesencilloyaqueelbromotienesieteelectrones ensuúltimacapa,[Ar]3d 4s 4p ,mientrasqueelhidrógenosoloposeeuno,1s . Además, la molécula presenta momento dipolar permanente (μ = 0,76 D) ya que los dos elementostienendiferentevalordelaelectronegatividad,(Br)=2,96y(H)=2,20. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 2 1.3.¿Cuáldelassiguientesmoléculasnopuedeformarenlacesporpuentesdehidrógenocon otrasdelmismocompuesto? a)Étermetílico b)Etanol c)Agua d)Amoníaco (O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Etanol(CH CH OH),agua(H O)yamoníaco(NH )síquecumplenlacondiciónpropuesta, mientras que el éter metílico (CH OCH ) no ya que no sus átomos de hidrógeno se encuentranunidosalcarbono,unelementopocoelectronegativo. Larespuestacorrectaeslaa. 1.4.Elnúmeromáximodeenlacesdehidrógenoenlosquepuedeparticiparunamoléculade aguaes: a)1 b)2 c)3 d)4 (O.Q.L.Murcia1996) Elenlacede hidrógenoseformacuandounátomode hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamolécula cercana. La molécula de agua es capaz de formar cuatro enlaces de hidrógeno, dos por medio de los átomos de hidrógeno, y otros dos por medio de los pares solitariosdelátomodeoxígeno. Larespuestacorrectaeslad. 1.5.ElenlaceenelBrFes: a)Covalentepuro b)Metálico c)Covalente,conciertocarácteriónico d)Iónico (O.Q.L.Murcia1996) LamoléculadeBrFtieneenlacecovalente,yaquetantoelflúorcomoelbromotienensiete electrones en su última capa (ns np ) y la única forma de completar el octeto es compartiendo,cadaunodeellos,unelectrón. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 3 Como los dos elementos tienen diferente valor de la electronegatividad, Br = 2,96 y F=3,98elenlaceformadoescovalentepolar,esdecir,quetieneunciertocarácteriónico parcial,tantomayorcuantomayorsealadiferenciadeelectronegatividad. Larespuestacorrectaeslac. 1.6.Losenlacesdehidrógeno: a)Aparecensiemprequehayunátomodehidrógeno. b)Hacendisminuir,generalmente,lastemperaturasdefusiónydeebullición. c)Aparecenenmoléculascomo , y . d)Sonmuyfuertescuandoelelementounidoalhidrógenoesmuyelectronegativo. e)Poseenunaenergíadeenlacesuperioraladeunenlacequímico. (O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.LaRioja2013) El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. Larespuestacorrectaeslad. 1.7.Paralossiguientescompuestos: ,KI, , ¿Qué respuesta tiene los compuestos ordenados por valores decrecientes de puntos de ebullición? a) >KI> > b)KI> > > c)KI> > > d)KI> > > e)KI> > > (O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Córdoba2011)(O.Q.L.Baleares2012) (O.Q.L.LaRioja2014) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero al ser una sustancia que no presenta momento dipolar permanente, solo presenta enlaces intermoleculares del tipo fuerzasdedispersióndeLondon.Supuntodeebulliciónserámuybajo. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar quepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuerte detodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomo dehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.Supuntodeebulliciónserá bastantemásaltoqueelrestodeloscompuestosbinariosqueformanloselementosdesu grupoconelhidrógeno. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 4 es un compuesto que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar pero que a diferencia con el H O no puede formar un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, ya que el azufre no es tan electronegativo como el oxígeno. Las fuerzas intermoleculares que presenta son del tipo dipolo‐dipolo y del tipo fuerzas de dispersión de London. Por este motivo, esta sustancia presenta un punto de ebullición menorqueelagua. Estastressustanciaspresentanpuntosdeebulliciónrelativamentebajos. KIeselcompuestoquepresentamayorpuntodeebullicióndetodos,yaquetieneenlace iónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullición(K)decrecienteson: KI(1603)> (373)> (213)> (111,5) Larespuestacorrectaeslac. (En Almería 2005 se reemplaza KI por KCl y en Córdoba 2011 no aparece H S y se preguntaeldemayorymenorpuntodeebullición). 1.8.Loscaloresmolaresdevaporizacióndeloshalógenos, latablaperiódicadebidoa: a)Fuerzasion‐dipolo b)FuerzasdeLondon c)Fuerzasculómbicas d)Fuerzasdipolo‐dipolo e)Enlacedehidrógeno ,aumentandearribaaabajoen (O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)(O.Q.L.LaRioja2014) Lasmoléculasdeloshalógenosnopresentanmomentodipolarpermanentedebidoaque al ser ambos átomos idénticos no se forma ningún dipolo. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesentreellassonfuerzasdedispersióndeLondon,quesonmás intensasenlasespeciescongranvolumenatómicoyelevadopesomolecular,factoresque hacen estas sustancias sean más polarizables. Por este motivo, los calores molares de vaporizaciónsonmenoresenelflúorymayoresenelyodo. Consultandolabibliografía: Sustancia radiocovalente/pm 71 99 114 133 M/g· 38 71 160 254 H/kJ· 3,27 10,20 15,44 20,75 Larespuestacorrectaeslab. 1.9. Utilice la teoría de orbitales moleculares para predecir cuál de las siguientes especies tienelamayorenergíadeenlace. a) b) c) d)NF e) (O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.N.Almería1999) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 5 A la vista de los diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares de las respectivasmoléculassedefineelordendeenlacedelamoléculacomo: ordendeenlace= 1 #electrones #electrones 2 enOMdeenlace enOMdeantienlace Tendrámayorenergíadeenlacelaespeciequepresenteunmayorordendeenlace. a‐b‐d‐e)Falso.LasespeciesOF ,NO ,NF y O son isoelectrónicas, ya que todas poseen 12 electrones de valencia. Sus diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares son similares. Como se observa en este, se forman dos enlaces, uno σ y otro π. Todas las especiestienenordendeenlace2. No obstante, la longitud del enlace aumenta con la carga negativa, lo que hacedisminuirlaenergíadelmismo. c) Verdadero. La especie CF presenta 10 electrones de valencia. Como se observaeneldiagramadenivelesenergía de los orbitales moleculares, se forman tres enlaces, uno σ y dos π. El orden de enlace es 3. La presencia de la carga positiva hace disminuir la longitud del enlace, lo que hace aumentar la energía delmismo. Larespuestacorrectaeslac. 1.10. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las sustancias iónicas en estado sólido es correcta? a)Conducenmuybienlacorrienteeléctrica b)Sondúctilesymaleables c)Secarganfácilmentealfrotarlas d)Ningunadelasanteriores (O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2012) Lascaracterísticasprincipalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoson: Presentanelevadospuntosdefusiónydeebullicióndebidoalasintensasfuerzasde atracciónexistentesentrelosiones. Elevadadurezadebidoalagrancantidaddeenlacesquehayqueromperpararayarlos cristales,estadurezaaumentaconlaenergíareticular. Sonfrágiles,esdecir,serompenfácilmentecuandosepretendedeformarlos.Larazón estriba en que aparecen fuerzas repulsivas al enfrentarse iones del mismo signo en las pequeñasdislocaciones. Sonrígidos,ofrecenpocadilatacióndebidoalaintensidaddelasfuerzasatractivas. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 6 Sonmalosconductoresdelacorrienteeléctrica,yaque,loselectronesseencuentran fuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosenpuntosdelared. Presentan elevadasolubilidadenaguaya quelas fuerzasde atracciónregidasporla ley de Coulomb se hacen mucho más pequeñas en agua debido a que la constante dieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). Larespuestacorrectaeslad. 1.11.¿Cuáldelossiguientescompuestospuedeformarenlaceporpuentedehidrógeno? a)Propanona(acetona) b)Etanol c)Etanal d)Etano (O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.Baleares2007) El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Acetona (CH COCH ), etanal (CH CHO) y etano (CH CH ) no cumplen la condición propuesta, ya que en todas estas sustancias sus átomos de hidrógeno se encuentran unidosalcarbono,unelementoquenoesmuyelectronegativo. En el caso del etanol (CH CH OH) ocurre lo contrario, ya que presenta un átomo de hidrógenoseencuentraunidoaunátomodeoxígeno,muyelectronegativo,porloquesí puedeformarenlacedehidrógeno. Larespuestacorrectaeslab. 1.12. La formación de cloruro de sodio es una reacción exotérmica. Tres de las etapas sucesivasdesuciclodeBorn‐Habersonlassiguientes: 1)Na(s)Na(g) 2)Na(g) (g)+ 3) (g)+ (g) (s) ¿Encuáloencuálesseliberaenergía? a)1 b)2 c)3 d)1y3 e)Entodas (O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) (O.Q.L.CastillayLeón2012) Laetapa1correspondealasublimacióndelsodio,unprocesoendotérmico,yaquese debe absorber energía para romper los enlaces que mantienen unidos a los átomos de sodioenlaredmetálica. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 7 Laetapa 2correspondealaionizacióndelsodio,unprocesoendotérmico,yaquese debeabsorberenergíaparaarrancarelelectrónmásexternodelátomo. Laetapa3correspondealaformacióndelareddeclorurodesodioylaenergíaasociada alamismaeslaenergíareticular,queeslaenergíaquesedesprendecuandoseformaun moldesustanciacristalinaiónicaapartirdeloscorrespondientesionesenestadogaseoso, portantosetratadeunprocesoexotérmico. Larespuestacorrectaeslac. 1.13.Señalecuálesdelassiguientesespeciesquímicasseránconductorasdelaelectricidad: a)NaCl(s) b)KI(l) c)Rb d) e) (O.Q.L.CastillayLeón1997) LossólidosiónicoscomoNaClyKI,noconducenlacorrienteeléctricaenestadosólido. Solo presentan conductividad eléctrica cuando se les funde o disuelve en agua, ya quemedianteestasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosioneslo quepermiteelpasodeloselectronesatravésdelosmismos. ,ylossólidoscovalentesmolecularescomo Lossólidoscovalentesreticularescomo ,noconducenlacorrienteeléctricaenningúntipodeestadodeagregación. LossólidosmetálicoscomoRbpresentanunaestructuraenqueexistenelectroneslibres quepermitenelpasodelacorrienteeléctricaatravésdelamisma. Lasrespuestascorrectassonbyc. 1.14.Señalecuál/cuálesdelassiguientesafirmacionessoncorrectas: a)SeprecisaeldobledeenergíaparaproducirlarupturadeundobleenlaceC=Cquepara unosencilloC−C. b)El poseeunaenergíadeenlacesuperioral . c)Añadirunelectrónaunátomoneutrosiemprerequiereaportarenergía. d)El nosedisuelveenaguayel sí. e)Unamoléculaserápolarsiemprequetengaenlacespolares. (O.Q.L.CastillayLeón1997) a) Falso. El enlace sencillo C‒C es un enlace σ, mientras que el enlace doble C=C está formado por un enlaces σ otro π. Como ambos enlaces σ y π tienen diferente energía, la energíadelenlaceC=CnoeseldobledelaenergíadelenlaceC‒C. b)Verdadero.AlavistadelasestructurasdeLewisdeambassustancias: SeobservaquelamoléculadeO tieneunenlacedoble,mientrasqueenelN elenlacees triple.Portanto,laenergíadeenlacedelN essuperior. c)Falso.Cuandounátomocaptaunelectróndesprendeunaenergíaquesellamaafinidad electrónica. d)Verdadero.LamoléculadeI esnopolarynopuedeinteraccionarconlasmoléculasde agua,porlotantonopuededisolverseenella. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 8 LamoléculadeCH OHsíqueessolubleenaguayaquepuedeformarconestaenlacesde hidrógeno. e)Falso.LaestructuradeLewisdelCCl es: De acuerdo con el modelo RPECV el CCl es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4por loquesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA. Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) los enlaces son polares y con esa geometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolares nulaylamoléculaesNOPOLAR. Lasrespuestascorrectassonbyd. 1.15.Delassiguientesafirmacionesseñalelasquesoncorrectas: a)El esmásduroqueel . b)ElHFsehallaasociadomedianteenlacesdehidrógeno. c)El tieneunatemperaturadefusiónsuperioral . d)El tienemayortemperaturadefusiónqueel e)Todoslosmetalessonduros. . (O.Q.L.CastillayLeón1997) a) Falso. El CO es un compuesto con enlace covalente que forma moléculas gaseosas, mientras que el SiO forma redes cristalinas covalentes sólidas cuyos enlaces son más fuertes,motivoporelqueesmásduro. Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. b)Verdadero.Elfluorurodehidrógeno(HF)sídaestetipodeenlace. c)Falso.ElPH nopuedeformarenlacesdehidrógeno,mientrasqueelNH sílosforma. Porestemotivo,latemperaturadefusióndelNH essuperioraladelPH . d)Falso.ElCH OCH nopuedeformarenlacesdehidrógeno,mientrasqueelCH CH OHsí los forma. Por este motivo, la temperatura de fusión del CH CH OH es superior a la del CH OCH . e)Falso.Latemperaturadefusiónenunmetalestantomásaltacuantomayorseaelvalor desuenergíareticular.Asuvezestaesmáselevadacuantomayorsealacargaymenorel tamaño del metal. Los metales alcalinos cumplen esta condición por lo que su energía CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 9 reticularespequeña.Estoquieredecirquelasfuerzasquemantienenunidoslosátomos sondébilesporloquesetratademetalesblandos(selespuedecortarconuncuchillo). Larespuestacorrectaeslab. 1.16.¿Cuáldelossiguientescompuestostienemayorcarácteriónico? a) b) c) d) e) (O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.PreselecciónValencia2013) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. AplicandoestecriterioaloscompuestosN O,CO ,SO yCl O: Compuesto N O CO SO Cl O Δχ 3,44– 3,04 =0,40 3,44– 2,55 =0,89 3,44– 2,58 =0,86 3,44– 3,16 =0,28 Enlacepredominante covalente covalente covalente covalente El compuesto contiene el elemento sodio, un metal alcalino con elevada tendencia a ceder electrones. Forma una red cristalina iónica sólida a temperatura ambiente.Estasustanciatieneunelevadoporcentajedeenlaceiónico. Larespuestacorrectaeslaa. 1.17.Señalelaproposicióncorrecta: a)El essolubleencloroformo( )puestoqueambasmoléculassonapolares. b) El agua disuelve a los compuestos iónicos por lo que esta sustancia es un compuesto iónico. c)Elmetanotieneunpuntodefusiónelevadoyaqueseformanenlacesdehidrógenoentre susmoléculas. d)Elaguayelmercuriosonlosúnicoselementosquímicosqueexistenenestadolíquidoenla cortezaterrestre. e)Elpotasiometálicoesunfuertereductor. f)El essolubleencloroformo( )puestoqueambasmoléculassonapolares. g)Elmercurioconducelacorrienteeléctricaporqueesunlíquido. (O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) a)Falso.LamoléculadeI esnopolar,mientrasqueladeCl CHespolar. b)Falso.Elaguanoesuncompuestoiónico,esuncompuestocovalente.Elmotivoporel que es un excelente disolvente de compuestos iónicos se debe a que las fuerzas de atracciónregidasporla leydeCoulombquemantienen unidosalosionesqueformanla redcristalinasehacenmuchomáspequeñasenaguadebidoaquelaconstantedieléctrica delaguatieneunvalorelevado(=800). c)Falso.Elmetanonoformaenlacesdehidrógenoyaparaqueseformeestetipodeenlace el átomo de hidrógeno debe estar unido a un átomo muy electronegativo y el átomo de carbononoloes. d)Falso.Elaguanoesunelementoesuncompuesto. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 10 e)Verdadero.Elpotasioesunexcelentereductoryaquetieneunamarcadatendencia para ceder su electrón más externo y adquirir una estructura electrónica, de gas inerte, muyestable. f) Verdadero. Las moléculas de I y de CCl son no polares, y la disolución se explica mediante la formación de enlaces intermoleculares del tipo fuerzas de dispersión de London. g)Falso.Elmercurioconducelacorrienteeléctricaporquetieneenlacemetálico. (EnAlmería2005sereemplazanlaspropuestasayeporfyg). Lasrespuestascorrectassone‐f. 1.18.A25°Cy1atmdepresiónsepuedeafirmarque: a)Todoslosmetalessonsólidos,conductoresydealtospuntosdefusión. b)El ,comoel ,esungas. c)El eslíquidoyel esgaseoso. d)Eldiamanteesunsólidomolecular. (O.Q.L.Murcia1998) a)Falso.Enlascondicionesdadas: todoslosmetalesnosonsólidos,mercurio,galioycesiosonlíquidos. todoslosmetalessonconductoresdelacorrienteeléctrica. todoslosmetalesnotienenaltospuntosdefusión,losmetalesalcalinosfundena temperaturasbajas(K): Li(453,7),Na(370,9),K(336,5),Rb(312,5),Cs(301,6) b) Falso. En esas condiciones, el CO forma moléculas gaseosas, mientras que el SiO formaredescristalinascovalentessólidas. c) Verdadero. Tanto H O como H S son sustancias que tienen enlace covalente y que puede formar un enlace presentan momento dipolar permanente, pero solo intermoleculardeltipoenlacedehidrógeno. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deuna moléculacercana. nopuedeformarunenlaceintermoleculardeltipo enlace de hidrógeno, ya que el azufre no es tan electronegativo como el oxígeno. Las fuerzas intermoleculares que presenta son del tipo dipolo‐ dipoloydeltipofuerzasdedispersióndeLondon. Por tanto, H O es líquida a temperatura ambiente y presenta un punto de ebullición bastantemásaltoqueelcorrespondientealH Senlasmismascondicionesesgas. d) Falso. En las condiciones dadas, el diamante es un sólido que forma redes cristalinas covalentesdeátomoscarbonounidosformandotetraedros. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 11 1.19.¿Cuáldelossiguienteselementosesunsólidonoconductor,debajatemperaturadefusión, yconstituidopormoléculaspoliatómicassimétricas? a)Aluminio b)Carbono(diamante) c)Fósforo(blanco) d)Potasio (O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2012) Si el elemento es un sólido no conductor de la corriente eléctrica quiere decir que se trata de una sustancia que no presenta enlace metálico, lo que descarta a los elementos aluminioypotasio. Si el elemento es un sólido de baja temperatura de fusión, se descarta al carbono (diamante)queformaunaredcovalenteconunaelevadaenergíareticularporloquepara romperlamismasenecesitaunaelevadatemperatura. El fósforo blanco es un sólido no conductor de la corriente eléctrica con baja temperaturadefusiónyqueformamoléculasintegradasporcuatroátomos(P ). Larespuestacorrectaeslac. 1.20.Delassiguientesafirmaciones,indiquelaquedebeconsiderarsetotalmentecorrecta: a)Laenergíareticulardeuncompuestoiónicoesindependientedelacargadelosionesque loforman. b)Lossólidosiónicossublimanconfacilidadysonmuysolublesenagua. c)Loscompuestosiónicossonconductoresencualquierestadofísico. d)Lastemperaturasdefusiónydeebullicióndeloscompuestosiónicossonaltasomuyaltas. e)Loscompuestosiónicossondúctilesymaleables. (O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.Murcia2005) a) Falso. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐ Meyer,esdirectamenteproporcionalalproductodelascargasdelosioneseinversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm b) Falso. Las elevadas energías reticulares de los compuestos iónicos determinan que resulte muy difícil romper las redes cristalinas, por lo que estos tienen elevadas temperaturasdefusiónyebullición. Por otra parte, los compuestos iónicos son muy solubles en agua. Esto se debe a que las fuerzasdeatracciónregidasporlaleydeCoulombquemantienenunidosalosionesque formanlaredcristalinasehacenmuchomáspequeñasenaguadebidoaquelaconstante dieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). c)Falso.Loscompuestosiónicosnoconducenlacorrienteeléctricaenestadosólido.Solo presentanconductividadeléctricacuandoselesfundeodisuelveenagua,yaquemediante estasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloquepermiteel pasodeloselectronesatravésdelosmismos. d) Verdadero. Las elevadas energías reticulares de los compuestos iónicos determinan que resulte muy difícil romper las redes cristalinas por lo que estos tienen elevadas temperaturasdefusiónyebullición. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 12 e) Falso. Los compuestos iónicos no son dúctiles y maleables. Todo lo contrario, son frágiles ya que una fuerza aplicada sobre la red cristalina produce una dislocación en la misma que enfrenta iones del mismo signo lo que provoca repulsión entre ellos y con ello la fracturadelcristal. Larespuestacorrectaeslad. 1.21.Elalcoholetílico(etanol)semezclaconelaguaencualquierproporción.Elloesdebido aque: a)Lodicela“leydesemejanza”(semejantedisuelveasemejante). b)Elalcoholetílicoeshiperactivo. c)Amboslíquidos,alcoholyagua,sonincoloros. d)Seestablecenenlacesporpuentedehidrógenoentrelasmoléculasdeambassustanciasal mezclarlas. (O.Q.L.Murcia1998) Las moléculas de etanol (CH CH OH) se unen con las moléculas de agua mediante enlaces intermoleculares llamados enlaces de hidrógeno. Estos se forman cuando un átomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuy electronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Larespuestacorrectaeslad. 1.22. Indique cuál de las siguientes proposiciones es cierta respecto a que conduzcan la corrienteeléctrica: a)Tetraclorurodecarbonoenagua. b)Clorurodesodioañadidoaunrecipientequecontienebenceno. c)Clorurodecincfundido. d)Dióxidodesiliciosólido. (O.Q.L.CastillayLeón1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003) Paraqueunasustanciapuedaconducirlacorrienteeléctricadebepresentarunaestructura quepermitaelpasodeloselectronesatravésdeella. a)Falso.LamezcladeCCl yH Oformadosfaseslíquidasquenopermitenelpasodelos electrones. b)Falso.ElNaClnoessolubleenbenceno,portantonosedisociaenionesynopermiteel pasodeloselectrones. c) Verdadero. El ZnCl fundido deja libres los iones lo que permite el paso de los electrones. d)Falso.ElSiO formaunaredenlaquelosátomosdesilicioseunendeformacovalentea cuatroátomosdeoxígenoloquenopermiteelpasodeloselectronesatravésdelamisma. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 13 Larespuestacorrectaeslac. 1.23. Los sólidos moleculares que se mantienen unidos por enlace de van der Waals generalmente: a)Tienenpuntosdefusiónbajos b)Formanenlacesdehidrógeno c)Cristalizanfácilmente d)Ningunadelasanteriores e)Songases (O.Q.L.CastillayLeón1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003) Lasmoléculasqueformanlossólidosmolecularesseencuentranunidasmedianteenlaces devanderWaalsdeltipofuerzasdedispersióndeLondonquesonlasmásdébilesde todas las interacciones moleculares, por tanto, las más fáciles de romper para que las moléculasdelsólidopasenalafasedelíquida,porloquetienenpuntosdefusiónbajos. Larespuestacorrectaeslaa. (En2003sereemplazaladporlae). 1.24.¿Cuáldelassiguientessustanciastienemayorpuntodefusión? a)LiF b) c)HBr d)BeO e) (O.Q.L.CastillayLeón1998) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. a‐d) LiF y BeO son sustancias que tiene enlace iónico que forman redes cristalinas iónicasmuydifícilesderomper.Estassustanciassonsólidasatemperaturaambiente,por lo que tienen un elevado punto de fusión, mucho mayor que el resto de las sustancias propuestas. Latemperaturadefusióndeunsólidoiónicoestárelacionadaconsuenergíareticular,de acuerdoconlaexpresióndeBorn‐Meyer,esdirectamenteproporcionalalproductodelas cargas de los iones e inversamente proporcional a la distancia interiónica, es decir, al tamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Cuantomayorsealaenergíareticular,mayorserálatemperaturadefusión. Respectoalascargas,sonmayoresenCaO(+2y–2)queenLiF(+1y–1);mientrasque respectoaladistanciainteriónica,comotodossonelementosdel2ºperiodo,serámenor enBeOyaquecontieneuncatiónconmuchacarga,Be ,loquelohacemuypequeño.Por tanto, la energía reticular del BeO es mayor que la del LiF, y su temperatura de fusión tambiénloserá. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 14 c) HBr es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que presenta momento dipolar permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,elpunto defusióndelclorurodehidrógenoesmuybajo. b) es una sustancia que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London. Su punto de fusiónesbajoaunquemayorqueeldelHClyaqueporsuelevadotamañoel esmuy polarizable. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una e) Falso. sustancia polar forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Por este motivo, su punto de fusión tambiénesbajo. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: HBr(186)< (386,7)< (396)<LiF(1118)<BeO(2780) Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenNavacerrada1996,Sevilla2004,CastillayLeón2011y 2012). 1.25. Se tienen tres sustancias A, B y AB, siendo A un metal alcalino y B un halógeno. Por tantoesciertoque: a)ByAsonconductoresdelacorrienteeléctricaenestadofundido. b)LossólidosAyABsonconductoresdelacorrienteeléctrica. c)ElsólidoAesconductordelacorrienteeléctricayelsólidoABloescuandoestáfundido. d)ElsólidoAesunaislante. (O.Q.L.CastillayLeón1998)(O.Q.L.CastillayLeón2008) Si A es un metal alcalino tiene tendencia a ceder un electrón y formar el catión A . Los metalestienenunaexcelenteconductividadeléctrica. SiBesunhalógenotienetendenciaacaptarunelectrónyformarelaniónB .Ambosiones se unen mediante un enlace iónico y forman una red cristalina sólida a temperatura ambiente. Entrelaspropiedadesdeloscompuestosiónicosestáquesonexcelentesconductores delacorrienteeléctricaenestadolíquido,yaqueserompelaredylosionesquedan librespermitiendoelpasodeloselectrones. Larespuestacorrectaeslac. 1.26.Loselementosmetálicossecaracterizanpor: a)Sermalosconductoreseléctricos. b)Tomarfácilmenteelectronesdeloxígenodelaire. c)Cederelectronescuandohayalguiencapazdeaceptárselos. d)Tenertodosunatemperaturadefusiónmuyelevada. (O.Q.L.CastillayLeón1998) a)Falso.Deacuerdoconelmodelodel“mardeelectrones”,lossólidosmetálicosconducen muy bien la corriente ya que liberan fácilmente electrones de la capa de valencia que se muevenlibrementealrededordelosnúcleos. b)Falso.Loselementosmetálicossecaracterizanportenerbajasenergíasdeionizaciónlo quehacequecedanfácilmenteelectrones. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 15 c)Verdadero.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior. d) Falso. Los metales alcalinos y alcalinotérreos no tienen una temperatura de fusión elevadacomoelrestodelosmetales. Larespuestacorrectaeslac. 1.27.Indiquecuáldelasproposicionessiguientesesfalsa: a)Elcarbonoelementalpuedecristalizarenformadeunaredcristalinanometálica. b)El tieneunatemperaturadeebulliciónmayorqueel . c)Enelenlacemetálicoelnúmerodecoordinacióndecadaátomoeselevado. d)Eldiamanteesaislante. (O.Q.L.CastillayLeón1998) a) Verdadero. El carbono, diamante y grafito, es un sólido que forma redes cristalinas covalentes donde cada átomo de carbono se encuentra unido a cuatro y tres átomos, respectivamente. b) Falso. CH y NH son sustancias que tienen enlace covalente, pero mientras que la primera es una sustancia no polar, la segunda es polar, que además, puede formar un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno. Por este motivo, la temperatura de ebullicióndelCH esmásbajaqueladelNH . c) Verdadero. En los metales, el número o índice de coordinación que presentan los átomosenlaredcristalinaeselevado.Sueleser8o12. d) Verdadero. Los átomos de carbono que forman el diamante se encuentran unidos mediante enlaces covalentes formando tetraedros de forma que no existen electrones deslocalizadosquepermitanelpasodelacorrienteeléctrica. Larespuestacorrectaeslab. 1.28.¿Cuáldelossiguientesdatosnoesindicativodelapresenciadeenlacedehidrógenoen elsistema? a)Temperaturadecongelación b)Entalpíadevaporización c)Temperaturadeebullición d)Masamolecular (O.Q.L.CastillayLeón1998) El enlace de hidrógeno es un enlace intermolecular que se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Laexistenciadeesteenlaceadicionalentrelasmoléculasesresponsabledelaumentode la temperatura de ebullición y el descenso de la temperatura de congelación, así comodelaumentodelaentalpíadevaporacióndelasustancia. Larespuestacorrectaeslad. 1.29. De las parejas de elementos químicos que se presentan ¿cuál formaría el enlace más iónico? a)ByN b)HyCl c)KyCl d)CyO (O.Q.L.CastillayLeón1998) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 16 Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioalasparejasdeelementosdadas: Pareja B–N H–Cl K–Cl C–O Δχ 3,04– 2,04 =1,00 3,16 – 2,20=0,94 3,16 – 0,82 =2,34 3,44– 2,55 =0,89 Enlacepredominante covalente covalente iónico covalente Larespuestacorrectaeslac. 1.30.Indiquecuáldelasproposicionessiguientesescierta: a)LaconductividaddelKClesgrandeenestadosólido. b)Losmetalestienenunatemperaturadeebulliciónbaja. c)Eldiamanteessolubleendisolventespolares. d)El(HF) tieneunatemperaturadeebulliciónmásbajaqueladelagua. (O.Q.L.CastillayLeón1998) a)Falso.LossólidosiónicoscomoKCl,noconducenlacorrienteeléctricaenestadosólido. Solo presentan conductividad eléctrica cuando se les funde o disuelve en agua, ya que medianteestasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloque permiteelpasodeloselectronesatravésdelosmismos. b)Falso.Enloscasitodoslosmetaleslosátomosseencuentranunidosmediantefuertes enlaces de forma que se constituye red formada por cationes metálicos rodeados de un mardeelectrones.Parasepararlosátomosydejarlosenestadogaseososenecesitagran cantidaddeenergíaloquehacelatemperaturadeebulliciónseaelevada. c)Falso.Eldiamante(C)noessolubleendisolventespolarescomoelaguayaquealserun sólido atómico las atracciones entre átomos de carbono no se ven afectadas por las moléculasdeagua. d)Verdadero.HFyH Osonsustanciasquetienenenlacecovalente,peroademás,setrata demoléculaspolaresqueformanunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno, porestemotivo,sustemperaturasdeebulliciónsonmásaltasdeloquedeberíanser. Apesardequeelflúoresmáselectronegativoypequeñoqueeloxígeno,yporesocabría esperar que los enlaces de hidrógeno fueran más intensos e hicieran cambiar más la temperaturadeebullicióndelHFqueladelH O,estaanomalíasedebeaqueunamolécula deHFsoloformadosenlacesdehidrógeno,mientrasqueladeH Opuedeformarcuatro, talcomomuestralasiguientefigura. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 17 1.31.Unadelassiguientesafirmacionessobreelenlaceiónicoesfalsa,¿cuáles? a)Sebasaenlatransferenciadeelectrones. b)Seformaapartirdeátomoscuyadiferenciadeelectronegatividadseapequeña. c)Seformaconunelementoquímicodeelevadaelectroafinidadyotrodebajopotencialde ionización. d)Eselrepresentantemásfuertedelasfuerzaselectrostáticas. (O.Q.L.CastillayLeón1998) a) Verdadero. El enlace iónico se da entre elementos con elevada diferencia de electronegatividad,deformaqueelqueesmenoselectronegativoletransfiereelectrones almáselectronegativo. b)Falso.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior. c) Verdadero. El elemento más electronegativo tiene elevada electroafinidad y el menos electronegativobajopotencialdeionización. d) Verdadero. Este enlace tiene lugar entre iones lo que motiva que las fuerzas electrostáticasseanmuyintensas. Larespuestacorrectaeslab. 1.32.Solounadelassiguientesafirmacionesescierta: a)Silaafinidadelectrónicadeunelementoquímicoesmenorqueelpotencialdeionización deotroelementoquímico,entreellosnosepuedeformarunsólidoiónico. b)Elenlaceiónico,lomismoqueelcovalente,esdireccional. c)Lossólidosiónicossonvolátiles. d) El elemento químico B (Z = 5) tiene más tendencia que el elemento químico C (Z = 6) a formarcompuestosiónicos,conundeterminadohalógeno. (O.Q.L.CastillayLeón1998) a)Falso.Elenlaceiónicosedaentreunelementomuyelectronegativoconvaloresaltosde la afinidad electrónica y potencial de ionización y otro poco electronegativo que posee bajosvaloresdelaafinidadelectrónicaydelpotencialdeionización. b)Falso.Elenlaceióniconoesdireccionalyaquelaatracciónentreionesseproduceen todaslasdireccionesdelespacio. c)Falso.Lasfuerzaselectrostáticasexistentesenlossólidosiónicossonmuyintensas,por tanto, se requiere una gran cantidad de energía (energía reticular) para convertirlos en ionesenestadogaseoso. d)Verdadero.Lasconfiguracioneselectrónicasdeloselementosconnúmerosatómicos5 y 6 son, respectivamente, [He] 2s 2p y [He] 2s 2p . Como se observa, B tiene tres electrones de valencia y C cuatro. Por este motivo, la tendencia a formar compuestos iónicos con un halógeno es mayor por parte del elemento B, aunque esta tendencia sea baja debido a la dificultad que presenta para ceder electrones por tener pocas capas electrónicas. Larespuestacorrectaeslad. 1.33.Indiquecuáldelasproposicionessiguientesesfalsa: a)Loscationessonmáspequeñosquelosaniones. b)Elsodiotieneunatemperaturadefusiónmayorqueelmagnesio. c)Elsodiometalsepuedecortarconuncuchillo. d)El espolar. (O.Q.L.CastillayLeón1998) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 18 a)Verdadero.Enloscationesaldisminuirelnúmerodeelectronesdisminuyelaconstante de apantallamiento y aumenta la carga nuclear efectiva, lo que hace que la fuerza de atraccióndelnúcleosobreelelectrónmásexternoseamayor.Portanto,elradiodelcatión es menor que el del átomo del que procede. En los aniones, ocurre lo contrario, al aumentarelnúmerodeelectronesaumentalaconstantedeapantallamientoydisminuye lacarganuclearefectiva,loquehacequelafuerzadeatraccióndelnúcleosobreelelectrón más externo sea menor. Por tanto, el radio del anión es menor que el del átomo del que procede.Generalmente,loscationessonmáspequeñosquelosaniones. b)Falso.Latemperaturadefusiónenunsólidometálicoestantomásaltacuantomayor seaelvalordesuenergíareticular.Asuvezestaesmáselevadacuantomayorsealacarga ymenoreltamañodelmetal. Comoelsodiotienemenorcargayesmásgrandequeelmagnesio,suenergíareticulares menorysutemperaturadefusióntambiénloes. Consultandolabibliografíaseobtienequelastemperaturasdefusión(K)son:Na(370,9)y Mg(923,1). c)Verdadero.Talcomosehajustificadoenelapartadoanterior,elsodioesunmetalcon grantamañoypocacargaporloquesuenergíareticularespequeña.Estoquieredecirque las fuerzas que mantienen unidos los átomos son débiles lo que motiva que el sodio se puedacortarconuncuchillo. d)Verdadero.LaestructuradeLewisdelCH Cl es: DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,elCH Cl esunamoléculadeltipoAX , connúmeroestérico4,alaquecorrespondeunadistribuciónygeometríaTETRAÉDRICA delosligandosyparessolitariosalrededordelátomocentral. Alserelcloro(=3,16)máselectronegativoqueelcarbono ( = 2,55), y este más que el hidrógeno ( = 2,20), la molécula presenta cuatro dipolos dirigidos, dos hacia el cloro,CCl,yotrosdoshaciaelcarbono,HC.Conesta geometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarno esnula,porlotanto,lamoléculaesPOLAR(μ=1,60D). Larespuestacorrectaeslab. 1.34. Una sustancia desconocida tiene un punto de fusión bajo, es soluble en , ligeramentesolubleenagua,ynoconducelaelectricidad.Estasustanciaprobablementees: a)Unsólidocovalenteoatómico b)Unmetal c) d)Unsólidoiónico e)Unsólidomolecular (O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Valencia2006)(O.Q.L.Baleares2012)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) Siunasustanciaposeelassiguientespropiedades: tenerbajopuntodefusión CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 19 noconducirlaelectricidad sersolubleenCCl serpocosolubleenagua debe tener un enlace covalente y formar un sólido molecular y las únicas fuerzas intermolecularesexistentesenlamismatienenqueserdeltipodedispersióndeLondon. Unasustanciaquepresentaestascaracterísticaseselyodo, . Larespuestacorrectaeslae. (EnBalearesseproponenlasrespuestasiodo,hierroyclorurodesodio). 1.35.Elaumentoprogresivodelospuntosdefusióndelcloro(–103°C),bromo(–7°C)yiodo (114°C)puedeexplicarseporque: a) Las fuerzas de van der Waals se hacen más fuertes a medida que aumenta la masa molecular. b)Elcloroybromoformansólidosmoleculares,mientrasqueeliododaorigenaunsólido atómico. c) El cloro forma un sólido molecular, el bromo un sólido atómico y el iodo un sólido metálico. d)Lostressólidossonmoleculares,pero,adiferenciadelosotros,eneliodoactúanfuerzas detipodipolo‐dipolo. e)Laelectronegatividaddisminuyedelcloroaliodo. (O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.PreselecciónValencia2013) Lasmoléculasdeloshalógenosnopresentanmomentodipolarpermanentedebidoaque al ser ambos átomos idénticos no se forma ningún dipolo. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesentreellassonlasdevanderWaalsconocidascomofuerzasde dispersióndeLondon,quesonmásintensasenlasespeciescongranvolumenatómicoy elevado peso molecular, factores que hacen estas sustancias sean más polarizables. Por estemotivo,lospuntosdefusiónsonmenoresenelcloroymayoresenelyodo. Consultandolabibliografía: Sustancia Cl Br I radiocovalente/pm 99 114 133 M/g· 71 160 254 estado gaseoso líquido sólido Larespuestacorrectaeslaa. 1.36.¿Cuáldelassiguientesespeciesquímicasserálamásinsolubleenagua? a) b)CsBr c)LiOH d) (O.Q.L.Murcia1999) Los compuestos CsBr y LiOH tienen enlace predominantemente iónico y en agua se disocianfácilmenteenionesyaquelasfuerzasdeatracciónregidasporlaleydeCoulomb que mantienen unidos a los iones que forman la red cristalina se hacen mucho más pequeñas en agua debido a que la constante dieléctrica del agua tiene un valor elevado ( = 80 0). Posteriormente, los iones se vean atraídos por moléculas de agua mediante interaccionesion‐dipolo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) Las moléculas de (etanol) se unen con las moléculas de agua mediante enlaces intermoleculares llamados enlaces de hidrógeno. Estos se forman cuando un átomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. 20 tienen enlace covalente pero no Las moléculas de presentan momento dipolar permanente por lo no puede existir ningún tipo de interacción entre las moléculas de CCl y las de H O, por tanto, ambas sustancias son inmisciblesentresí. Larespuestacorrectaeslaa. 1.37.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta? a)Enlamoléculade haydosdoblesenlaces. b)Lamoléculadeamoníacoesplana. c)Latemperaturadefusióndelcloroesmayorqueladelclorurodesodio. d)Loscompuestosiónicosnoconducenlacorrienteeléctricaenestadolíquido. (O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Baleares2007) a) Verdadero. La estructura de Lewis del muestra que existen un enlacedobleentreelátomodecarbonoycadaátomodeazufre. b)Falso.LaestructuradeLewisdel es: Según el modelo RPECV es una especie cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL yaquesolohaytresligandosunidosalátomocentral. c) Falso. La molécula de cloro tiene enlace covalente y no presenta momento dipolar permanente. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles entre ellas son las fuerzas de dispersióndeLondon,quesonmásintensasenlasespeciescongranvolumenatómicoy elevadopesomolecular,factoresquehacenestassustanciasseanmáspolarizables.Eneste caso estas fuerzas son de poca intensidad debido al pequeño tamaño del cloro (99 pm), por tanto, esta sustancia es gaseosa a temperatura ambiente y presenta una baja temperaturadefusión(160K). Elclorurodesodioesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyformaredescristalinasen las que los iones se mantienen fuertemente unidos mediante fuerzas culombianas. Por motivo, estas sustancias son sólidas a temperatura ambiente y tienen una elevada temperaturadefusión(1074K). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 21 d)Falso.Loscompuestosiónicosformanredescristalinasyatemperaturaambienteson sólidos. Esto determina que no conduzcan la corriente eléctrica porque todos sus electronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentar la temperatura, los iones quedan libres y permiten el paso de los electrones a través de ellos,luegoenestadolíquidosíconducenlacorrienteeléctrica. Larespuestacorrectaeslaa. 1.38.Solounodelossiguientesconceptosesfalso: a) Cuando dos iones de signo contrario se aproximan la energía potencial del sistema disminuye;elprocesodeagregacióncontinúahastaformarelsólidoiónico,cuandolosiones se colocan a distancia mínima la energía potencial alcanzará su valor mínimo y se llama energíareticular. b)Laenergíareticulareslaenergíaquesedesprendecuandolosionesenestadogaseosose unenparaformarunsólidoiónico. c) Índice de coordinación es el número de iones de un signo que rodea a otro ion de signo contrario. d)Alaumentarladistanciaentreioneslaenergíareticularaumenta. (O.Q.L.CastillayLeón1999) Laenergíadeenlace,reticularenlossólidosiónicosesaquellaquesedesprendecuandose formaunmoldesustanciaapartirdelosionesenestadogaseoso.Paraqueestoocurra, los iones deben situarse en la red a una distancia mínima llamada distancia de enlace o interiónica,momentoenelqueseregistraunmínimodeenergíapotencialenelsistema. Existen varios modelos matemáticos para evaluar la energía reticular de una sustancia. UnodeellossedebeaBorn‐Meyer: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm En la expresión se puede ver que la energía reticular es directamente proporcional al productodelascargasdelosioneseinversamenteproporcionalaladistanciainteriónica, esdecir,altamañodelosmismos. Larespuestacorrectaeslad. 1.39.DelassiguientesafirmacionessobreelCsCl(s)solounaescierta: a)LauniónCsClescovalente. b)Enestadosólidoesunbuenconductordelacorrienteeléctrica. c)Presentabajospuntosdefusiónyebullición. d)Esfrágil. e)Comoelcatiónespequeñoyelanióngrandesuíndicedecoordinaciónespequeño. (O.Q.L.CastillayLeón1999)(O.Q.L.CastillayLeón2003) El CsCl es una sustancia con enlace predominantemente iónico. Entre las características principalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoseencuentran: Presentanelevadospuntosdefusiónydeebullicióndebidoalasintensasfuerzasde atracciónexistentesentrelosiones. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 22 Sonfrágiles,esdecir,serompenfácilmentecuandosepretendedeformarlos.Larazón estriba en que aparecen fuerzas repulsivas al enfrentarse iones del mismo signo en las pequeñasdislocaciones. Sonmalosconductoresdelacorrienteeléctrica,yaque,loselectronesseencuentran fuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosenpuntosdelared. Tanto el catión Cs como el anión Cl tienen tamaños similares, 169 y 181 pm, respectivamente, por tanto se empaquetan muy bien y el índice de coordinación es elevado,8:8. Larespuestacorrectaeslad. (EnCastillayLeón2003sereemplazalaaporlae). 1.40.Elcompuesto esfrancamentesolubleen: a) b) c)Benceno d)Agua e)Ningunodelosdisolventespropuestos. (O.Q.L.CastillayLeón1999)(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2011) ElAgNO3 esunasustanciaconenlacepredominantementeiónicoquesedisuelvemuybien en disolventes polares como el H2 O y no se disuelve prácticamente en disolventes no polarescomoCS2 ,CCl4 yC6 H6 . Sedisociaenaguadeacuerdoconlasiguienteecuación: AgNO3 (s)+H2 O(l)Ag (aq)+NO3 (aq) Larespuestacorrectaeslad. (En1999sereemplazalabporlae). 1.41.Siseentendieseporenergíareticularlacorrespondientealprocesoendotérmico: MX(s) (g)+ (g) ¿En cuál de los siguientes conjuntos de sustancias están los tres compuestos ordenados de menoramayorenergíareticular? a)NaFNaClNaBr b)LiClNaClKCl c)LiIRbBrRbI d)CsFCsClCsBr e)LiBrLiClLiF (O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Murcia2014) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm ∗ U=–1,39·10 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 23 Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes y teniendo en cuenta que todos los iones implicados tienen la misma carga, el valor de la energía reticular solo depende del valor de d, es decir de los tamaños de iones. Resumiendoamenorvalorded,mayorvalordelaenergíareticular,U. a) Falso. El orden de energías reticulares propuesto: NaF, NaCl, NaBr es decreciente, ya queelionfluoruroesdelmenortamaño(tienedoscapaselectrónicas)mientrasqueelion bromuroesdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: NaF(–930)>NaCl(–790)>NaBr(–754) b)Falso.Elordendeenergíasreticularespropuesto:LiCl,NaCl,KClesdecreciente,yaque elionlitioesdelmenortamaño(tienedoscapaselectrónicas)mientrasqueelionpotasio esdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: LiCl(–864)>NaCl(–790)>KCl(–720) c)Falso.Elordendeenergíasreticularespropuesto:LiI,RbBr,RbInoescreciente,yaque en el caso de las sales de rubidio, ion bromuro es de menor tamaño (tiene cuatro capas electrónicas)queelionyoduro(tienecincocapaselectrónicas). Enelcasodelassalesdeyodo,ionlitioesdemenortamaño(tienedoscapaselectrónicas) queelionrubidio(tienecincocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: LiI(–764)>RbBr(–668)>RbI(–632) d)Falso.Elordendeenergíasreticularespropuesto:CsF,CsCl,CsBresdecreciente,yaque el ion fluoruro es del menor tamaño (tiene dos capas electrónicas) mientras que el ion bromuroesdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: CsF(–759)>CsCl(–659)>CsBr(–647) e)Verdadero.Elordendeenergíasreticularespropuesto:LiBr,LiCl,LiFescreciente,ya queelionbromuroesdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas)mientrasqueel ionfluoruroesdelmenortamaño(tienedoscapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: LiBr(–820)>LiCl(–864)>LiF(–1049) Larespuestacorrectaeslae. 1.42.¿Cuáldelassiguientesmoléculasnecesitarámásenergíaparadisociarseensusátomos constituyentes? a) b) c) d) e) (O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 24 AlavistadelasrespectivasestructurasdeLewis: seobservaquelamoléculadeN presentauntripleenlaceporloquelaenergíanecesaria pararomperlodebesermayorqueenelrestodelasmoléculaspropuestas. Losvaloresdelaenergíadedisociaciónencontradosenlabibliografía(kJ/mol)son: (151,1)< (158,8)< (242,6)< (498,3)< (945,4) Larespuestacorrectaeslad. 1.43.Indiquelacausaporlaqueelpuntodeebullicióndelaguaesmuchomayorqueeldelos correspondienteshidrurosdeloselementosdesugrupo. a)Porquedisminuyealbajarenelgrupo. b)Porqueaumentaconelcaráctermetálico. c)PorlaexistenciadefuerzasdevanderWaals. d)Porlaexistenciadeunionesporenlacedehidrógeno. e)Porqueeloxígenonotieneorbitalesd. (O.Q.N.Murcia2000) Los compuestos binarios del hidrógeno con los elementos del grupo 16 del sistema periódico tienen enlace covalente y presentan momento dipolar permanente, pero solo H2 Opuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)deuna moléculacercana. Esto motiva que el H2 O tenga un punto de ebullición anómalo (unos 200C mayor) con respectoalrestodeloshidrurosdelgrupo16. Larespuestacorrectaeslad. 1.44.Indique,delassiguientessustancias,cuáldeellasesunsólidocristalino,frágil,soluble enaguaynoconductordelaelectricidadnienestadosólidoniendisolución: a)Hierro b)Salcomún c)Diamante d)Sacarosa (O.Q.L.Murcia2000) Las cuatro sustancias propuestas son sólidos cristalinos con diferentes propiedades físicas. El hierro forma un cristal metálico, la sal común (NaCl) es un sólido iónico, el diamante(C)esunsólidocovalentey,finalmente,lasacarosaesunsólidomolecular. Elqueseafrágildescartaalhierroque,porserunmetal,esdúctilymaleable. El que sea soluble en agua descarta al C (diamante) que al ser un sólido atómico las atraccionesentreátomosdecarbononosevenafectadasporlasmoléculasdeagua. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 25 El que no sea conductor de la corriente eléctrica ni en estado sólido ni en disolución descartaalNaClqueporserunsólidoiónicoaldisolverloenaguaquedanlibreslosiones quepermitenelpasodeloselectronesatravésdeellos. Resumiendoloanteriorenformadetabla: Frágil Solubleenagua NoConductor deelectricidad Fe (hierro) NO NO NaCl (salcomún) SÍ SÍ C (diamante) SÍ NO (Sacarosa) SÍ SÍ NO NO SÍ SÍ Lasustanciaquecumplelaspropiedadesdadaseslasacarosa. Larespuestacorrectaeslad. 1.45.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta? a) Los compuestos iónicos son sólidos cristalinos, de alto punto de fusión y ebullición y siempreconductoresdelaelectricidad. b)Elenlacecovalentenoesmuyfuerte,razónporlaqueeloxígeno,ensuestadonatural,es ungas. c)Todoslosmetalessonsólidosytienenbrillo. d) Los compuestos iónicos se forman a partir de átomos de elementos con muy diferente electronegatividad. (O.Q.L.Murcia2000) a)Falso.Loscompuestosiónicosenestadosólidonoconducenlaelectricidad. b)Falso.Enelcasodelenlacecovalentecomoelqueseda,porejemplo,entrelosátomos de carbono en el grafito y el diamante, se forma una red cristalina atómica con fuertes enlacesentrelosátomosdecarbono. c)Falso.Elbrilloesunapropiedadcaracterísticadelosmetales,sinembargo,notodoslos metalessonsólidos,elmercurioeslíquidoatemperaturaambienteyelcesiotambiénloes aunatemperaturaligeramentesuperior(301,6K). d) Verdadero. Por lo general, el enlace iónico se da entre elementos de muy diferente electronegatividad. Los metales son poco electronegativos y gran tendencia a ceder electronesyformarcationes,mientrasquelosnometalessonbastanteelectronegativosy grantendenciaacaptarelectronesyformaraniones. Larespuestacorrectaeslad. 1.46.Lasdenominadas“FuerzasdevanderWaals”: a)Explicanlainteracciónentreiones. b)Describenlaatraccióndelnúcleosobreloselectronesdeslocalizados. c)Midenlasaccionesmutuasentrelaspartículasnucleares. d) Justifican que el iodo sea un sólido a 0 °C, mientras que el cloro es un gas a la misma temperatura. (O.Q.L.Murcia2000) LasfuerzasintermolecularesdevanderWaalsconocidascomofuerzasdedispersiónde London,sonlasúnicasexistentesentrelasmoléculasdeloshalógenosquenopresentan momentodipolarpermanentedebidoaqueambosátomossonidénticos. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 26 La intensidad de estas fuerzas aumenta con el volumen atómico, factores que hacen que las sustancias sean más polarizables. Por este motivo, a la temperatura de 0 C, el cloro (radio=99pm)esungas,mientrasque,elyodo(radio=133pm)esunsólidomolecular. Larespuestacorrectaeslad. 1.47.Elcompuestonitratodesodioesmuysolubleen: a)Sulfurodecarbono b)Agua c)Etanol d)Enningunodelosdisolventespropuestos. (O.Q.L.CastillayLeón2000) El nitrato de sodio es un compuesto iónico que forma una red cristalina sólida a temperatura ambiente. En ella los iones se mantienen fuertemente unidos mediante fuerzascolombianas. Elaguaesunexcelentedisolventedecompuestosiónicosyaquelasfuerzasdeatracción regidas por la ley de Coulomb que mantienen unidos a los iones que forman la red cristalinasehacenmuchomáspequeñasenaguadebidoaquelaconstantedieléctricadel aguatieneunvalorelevado(=800). ElNaNO3 sedisociaenaguadeacuerdoconlasiguienteecuación: NaNO3 (s)+H2 O(l)Na (aq)+NO3 (aq) Larespuestacorrectaeslab. 1.48.Dadaslassiguientesafirmacionesindiquesisononocorrectas: 1)Eltérminoenlacedescribetodaslasinteraccionesquemantienenunidoslosátomos enunamoléculaestable. 2)Electronesapareadossonaquellosqueseencuentranenelmismoorbital, diferenciándosesoloenelespín. 3)Entodoenlacecovalentecadaelementocedeunelectrónparaqueseacompartido. 4)Unelectróndesapareadoeselqueseencuentraaisladoenunorbital. a)Solo2y4sonciertas b)1y3sonfalsas c)1,2y4sonciertas d)Solo1y2sonciertas (O.Q.L.CastillayLeón2000) 1)Verdadero.Eltérminoenlacehacereferenciaatodaslasinteracciones,tantoatractivas como repulsivas, existentes entre dos átomos que se encuentran a una determinada distanciallamadadistanciadeenlace. 2) Verdadero. De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli dentro de un mismo orbitalsolopuedenexistirdoselectronesconsusspinesantiparalelosysedicequeesos electronesseencuentranapareados. 3) Falso. Los átomos implicados en un enlace covalente comparten electrones, no los ceden. 4) Verdadero. De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli dentro de un mismo orbitalsolopuedenexistirdoselectronesconsusspinesantiparalelos.Enelcasodeque unelectrónseencuentresoloeneseorbitalsedicequeestádesapareado. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 27 1.49.Indiquecuálocuálesdelassiguientesafirmacionesnosonverdaderas: 1)Lamoléculadetriclorometanoespolar. 2)Elclorurodepotasioesmássolublequeelclorurodesodio. 3)Elclorurodesodiosólidoconducelaelectricidadporseriónico. 4)Elpuntodefusióndelclorurodelitioesmayorqueeldelclorurodepotasio. a)1 b)1y3 c)2y3 d)3y4 (O.Q.L.CastillayLeón2000) 1)Verdadero.LaestructuradeLewis del es: Según el modelo RPECV CHCl es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX a laquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porlo quesudisposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA. Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) y que el hidrógeno ( = 2,20) los enlaces son polares y con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolarnoesnula(μ=0)ylamoléculaesPOLAR. 3) Falso. El cloruro sódico es un sólido iónico a temperatura ambiente y, por tanto, los ionesocupanposicionesfijasydeterminadasenelretículocristalino.Losionesnogozan demovilidadyesimposiblelaconduccióneléctrica.Alelevarlatemperatura,sederrumba eledificiocristalinoylosionesgozandemovilidadenelsólidofundido. Laenergíareticulardeunsólidoiónico,deacuerdoconlaexpresióndeBorn‐Meyer,es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm 2)Verdadero.Lasolubilidaddeuncompuestocristalinoiónicoenaguadependedelvalor delaenergíareticulardeeste.Amenorenergíareticularmayorsolubilidad. EnelcasodeKClyNaCllasconstantessonidénticasyaqueamboscloruroscristalizanen retículocúbicocentradoenlascaras.Sinembargo,eltamañodelionpotasioesmayorque eldelionsodiodebidoaqueelprimerotieneunacapamásdeelectrones,porestemotivo laenergíareticulardelKClesmenorqueladelNaClyporello,susolubilidadenaguaserá mayor. 4) Falso. El punto de fusión de un compuesto cristalino iónico depende del valor de la energíareticulardeeste.Amayorenergíareticularmayorpuntodefusión. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 28 En el caso de LiCl y KCl las constantes no son idénticas ya que ambos cloruros no cristalizanconelmismoretículocúbico.Además,eltamañodelionlitioesmenorqueel delionsodiodebidoaqueelprimerotieneunacapamenosdeelectrones,porestemotivo laenergíareticulardelLiClesmayorqueladelKClyporello,supuntodefusióntambién debeserlo. Sin embargo, consultando la bibliografía, los valores de los puntos de fusión (C) encontradossonLiCl(610)yKCl(771).Estaanomalíasedebeaquecuantomayoresla cargadelcatiónymenoressutamaño,estantomáspolarizanteodeformadorypolarizao deformaalanión,queestantomásdeformableopolarizablecuantomayoressutamañoy mayor es su carga. Por esta causa se producen transiciones desde el enlace iónico hacia compuestos moleculares (compartición de cargas) y por lo tanto disminuye su carácter iónicoy,comoconsecuencia,disminuyenlospuntosdefusión. Larespuestacorrectaeslad. 1.50.Lossiguienteselementossonsemiconductoresexceptounoquees: a)Si b)As c)Sn d)Ge (O.Q.L.CastillayLeón2000) Loselementossemiconductoressonaquellosquenosonconductoresosípuedenserloa elevadastemperaturasocuandosecombinanconunapequeñacantidaddealgunosotros elementos. Los elementos semiconductores más característicos son Si, Ge, As, Sb, Se y Te. ElelementoesSnnoessemiconductor. Larespuestacorrectaeslac. 1.51. El cloruro de cesio cristaliza en una red cúbica centrada en el cuerpo. El número de coordinación,esdecir,elnúmerodeionesmáspróximos,queestánencontactoalrededorde cadaionenlaredes: a)2 b)4 c)6 d)8 e)12 (O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Galicia2014) El índice de coordinación en un cristal iónico se define comoelnúmeromáximodeionesquerodeanaotrode cargaopuesta. Enunarediónicaconestructuracentradaenelcuerpo uncatióncolocadoenelcentrodeuncuboseencuentra rodeadoporochoanionescolocadosenlosvérticesdel cubo. Elíndicedecoordinaciónenlareddeclorurodecesio es8. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 29 1.52.Unciertocristalnoconducelaelectricidadenestadosólidoperosíenestadofundidoy también en disolución acuosa. Es duro, brillante y funde a temperatura elevada. El tipo de cristales: a)Cristalmolecular b)Cristalderedcovalente c)Cristalmetálico d)Cristaliónico e)Nosedasuficienteinformación. (O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Murcia2011) Elqueseaduroyquefundaatemperaturaelevadadescartaalcristalmolecular. Elqueconduzcalaelectricidadfundidodescartaalcristalderedcovalente. Elqueconduzcalaelectricidadendisoluciónacuosadescartaalcristalmetálico. Elquenoconduzcalaelectricidadenestadosólidoconfirmaalcristalmetálico. Resumiendoloanteriorenformadetabla: Conductorde electricidadenestado sólido Conductorde electricidadfundido Conductorde electricidaden disoluciónacuosa Duro Brillante Tªdefusiónelevada Cristal molecular Cristalred covalente Cristal metálico Cristal iónico NO SÍ SÍ NO NO NO SÍ SÍ NO NO NO SÍ NO SÍ NO SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ Lasustanciaquecumplelaspropiedadesdadaseselcristaliónico. Larespuestacorrectaeslad. 1.53.Elpuntodeebullicióndeloscuatroprimerosalcoholesdecadenanormales: Alcohol (°C) (metanol) 65 (etanol) 78 (propanol) 98 (butanol) 117 Esteaumentogradualalcrecerelnúmerodeátomosdecarbonosedebeprincipalmentea que: a)Aumentalafuerzadelenlacedehidrógeno. b)Esmayorelnúmerodeenlacescovalentes. c)AumentanlasfuerzasdevanderWaals. d)Lahibridacióndelosorbitalesatómicosescadavezmayor. e)Aumentalapolaridaddelamolécula. (O.Q.N.Barcelona2001) Las moléculas de alcohol se unen entre sí mediante enlaces intermoleculares llamados enlacesdehidrógeno.Estosseformancuandounátomodehidrógenoqueseencuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 30 solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una moléculacercana. Además de los enlaces de hidrógeno, existen entre las moléculas de alcohol fuerzas intermolecularesdevanderWaalsconocidascomofuerzasdedispersióndeLondon.La intensidad de las mismas aumenta con el volumen atómico y el peso molecular, factores que hacen que las sustancias sean más polarizables. Por este motivo, la temperatura de fusiónesmínimaenelmetanolymáximaenelbutanol. Larespuestacorrectaeslac. 1.54.Elhechodequeelclorurodehidrógenogaseososedisuelvabientantoendisolventes polarescomoenalgunosnopolaresdebeachacarseaque: a)Launiónentrelosátomosdeamboselementosescovalentepolar. b)Existeentrelasmoléculasenlaceporpuentedehidrógeno. c)AparecenunionesporfuerzasdevanderWaalsentrelasmoléculas. d)Esunamolécularesonante. (O.Q.L.Murcia2001) LamoléculadeHClpresentaenlacecovalentepolaryaqueloselementosquelaintegran presentandiferenteelectronegatividad. Esta polaridad es la responsable que se pueda disolver en disolventes polares (H O) medianteenlacesintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo,yendisolventesnopolares (C H )medianteenlacesintermolecularesdeltipodipolo‐dipoloinducido. Larespuestacorrectaeslad. 1.55.DeacuerdoalosvaloresdeelectronegatividadesdePaulingdeloselementosindicados: SWUYZXTV 0,820,931,002,042,202,552,963,04 ¿Cuáldelossiguientescompuestoshipotéticospresentarámayorcaráctercovalente? a)WV b)XU c)YT d)ZX (O.Q.L.Murcia2001) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementecovalentesiladiferencia deelectronegatividad(Δχ)que existeentreloselementosqueloforman esmenora 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto WV XU YT ZX Δχ 3,04 – 0,93 =2,14 2,55 – 1,00 =1,55 2,96 – 2,04 =0,92 2,55 – 2,20=0,35 Enlacepredominante iónico covalente covalente covalente Menor la diferencia de electronegatividad le corresponde al compuesto ZX (0,35), por tanto,lecorrespondeelmayorcaráctercovalente. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 31 Larespuestacorrectaeslad. 1.56.Dadaslassiguientesafirmaciones: 1)ElcompuestoquímicoNaCles100porcieniónico. 2)Cuantomayoreselradiodelaniónmássepolarizaporelefectodelcatión. 3)Elcatión polarizamásqueel alanión . 4)Paracompuestosquímicosanálogos,alaumentarelcaráctercovalentedisminuye latemperaturadefusión. Lapropuestacorrectaes: a)1y3 b)1y4 c)2y4 d)2y3 (O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.CastillayLeón2003) 1)Falso.DeacuerdoconlapropuestadePauling,elporcentajedecarácteriónicodeuna sustancia está relacionado con la diferencia de electronegatividad existente entre los elementosqueseenlazan.EstadiferencianoesmáximaenelNaCl,portanto,noesposible quedichoporcentajeseadel100%. Las reglas de Fajans (1923) permiten determinar de forma aproximada el carácter covalentedeunenlaceiónico.Paraello,relacionanelcaráctercovalentedeunenlacecon lapolarizacióndeloselectronesdelanión. 2) Verdadero. Los aniones grandes y de carga elevada son blandos, es decir, muy polarizables. 3)Falso.Loscationespequeñosydecargaelevadasonlosmáspolarizantes. 4)Verdadero.Esnecesariotenerencuentalapresenciadefuerzasintermolecularesde dispersióndeLondon,talcomoocurre,porejemplo,enloscompuestosCF yCCl : Compuesto CF CCl Δχ 3,98 – 3,16 =0,82 3,16 – 2,55=1,59 (K) 89,4 250,2 ElporcentajedecaráctercovalenteesmayorenelCF yaquepresentamenordiferencia deelectronegatividadysutemperaturadefusiónesmenor. Larespuestacorrectaeslac. 1.57.LaconstantedeMadelung,enlaecuacióndela con: 1)Lascargas 2)Ladistanciaentrelosiones 3)Larelaciónderadios / 4)Elíndicedecoordinación Seconsideracorrectalapropuesta: a)3y4 b)1 c)1,2y3 d)2,3y4 ,esunfactorqueestárelacionado (O.Q.L.CastillayLeón2001) La energía reticular, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, viene dada por la ecuación: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) U =–1,39·10 d∗ Q ·Q A 1 d + 32 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d=distanciainterió nica catió n+anió n A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm LaconstantedeMadelung,A,dependedelaestequiometríadelasustancia,esdecir,dela relación / ydelíndicedecoordinaciónexistenteenlaredcristalina. Larespuestacorrectaeslaa. 1.58.Aldisolver (s)enaguaseformaunadisoluciónqueconducelacorrienteeléctrica. Laecuaciónquemejorrepresentadichoproceso: a) (aq)+3 (aq) (s) b) (s) (aq)+ (aq) c) (aq) (aq)+ (aq) d) (s) (aq)+3Cl(aq) e) (s) (aq) (O.Q.L.CastillayLeón2001) ElFeCl sedisociaenaguadeacuerdoconlasiguienteecuación: FeCl3 (s)+H2 O(l)Fe3 (aq)+ (aq) Larespuestacorrectaeslad. 1.59. De los siguientes compuestos, señale aquél cuyo comportamiento iónico sea más acusado: a) b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2001) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto CCl BeCl TiCl CaCl Δχ 3,16 – 2,55=0,61 3,16 – 1,57=1,59 3,16 – 1,54=1,62 3,16 – 1,00=2,16 Enlacepredominante covalente covalente covalente iónico Larespuestacorrectaeslad. 1.60.Indicacuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa: a) Los sólidos covalentes son malos conductores de la corriente eléctrica ya que tienen átomosenposicionesfijas. b)Elenlacemetálicosolosedaenestadosólido. c)Loscompuestosiónicosfundidosconducenlacorrienteeléctrica. d)Lossólidosmetálicossonconductoresporqueloselectronessedesplazanalrededordelos núcleospositivos. e)Engeneral,laenergíadeenlacedelainteraccióndipoloinstantáneo‐dipoloinducidoes menorqueenlainteraccióndipolo‐dipolo. (O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.CastillayLeón2008) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 33 a) Falso. Los sólidos covalentes, como por ejemplo el SiO , no poseen electrones deslocalizadosensuestructura,portanto,nopermitenelpasodeloselectronesatravés delamisma. b)Falso.Elmercuriotieneenlacemetálicoyeslíquidoatemperaturaambiente. c)Verdadero.Entrelaspropiedadesdeloscompuestosiónicosestáquesonexcelentes conductoresdelacorrienteeléctricaenestadolíquido,yaqueserompelared ylos ionesquedanlibrespermitiendoelpasodeloselectrones. d) Verdadero. Los enlaces intermoleculares dipolo instantáneo‐ dipolo inducido (fuerzas dedispersióndeLondon)sonmásdébilesquelosenlacesintermolecularesdipolo–dipolo. e) Verdadero. De acuerdo con el modelo del “mar de electrones”, los sólidos metálicos conducenla corrienteya queliberan fácilmenteelectronesde lacapade valencia que se muevenlibrementealrededordelosnúcleos. Lasrespuestascorrectassonayb. (En2008sereemplazadpore). 1.61. Un metal cristaliza en una estructura cúbica centrada en las caras. El número de átomosporceldillaunidades: a)2 b)4 c)6 d)8 e)13 (O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Madrid2006) Según se observa en la figura, una red cúbica centrada en las caras contiene 4 átomos: 1 8átomos vértice 8 4átomos 1 6átomos cara 2 Larespuestacorrectaeslab. (EnlacuestiónpropuestaenMadrid2006lassolucionesson2,8,9y10). 1.62.Supongaunlíquidocuyasmoléculasseencuentrenunidasporlasfuerzasindicadasa continuación,¿cuáldeellosdebetenerunpuntodeebulliciónmásbajo? a)Enlacesiónicos b)FuerzasdedispersióndeLondon c)Enlacesdehidrógeno d)Enlacesmetálicos e)Enlacesderedcovalente (O.Q.N.Oviedo2002) Presentará menor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásdébiles. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 34 LasfuerzasdedispersióndeLondonson,detodaslaspropuestas,lasmásdébilesy,por tanto, las más fáciles de romper para que las moléculas del líquido pasen a la fase de vapor. Larespuestacorrectaeslab. + Na Na+ (g) (g) + + Br Br (g) (g) 2 Na Na (g) (g) + + Br Br (g) (g) Energíía Energ 1.63. En la figura adjunta se representa el diagrama entálpico del ciclo de Born‐Haber para la formación del bromuro de sodio. ¿Qué etapa o etapas determina(n) la entalpíaoenergíareticular? a)1 b)2 c)3 d)2+3 + Na (g) + + Br Br- (g) (g) Na+ (g) Na Na (g) (g) + +½ ½ Br Br22 (g) (g) 3 Na Na (s) (s) + +½ ½ Br Br22 (g) (g) 1 + Na Na+ Br Br- (s) (s) (O.Q.L.Murcia2002) La etapa 1 corresponde a la entalpía de formación del NaBr(s), un proceso exotérmico,yaqueseformaunmoldesustanciaapartirdeloselementosquelaintegran encondicionesestándar. Laetapa2correspondealaafinidadelectrónicadelBr(g),unprocesoexotérmico, yaqueseliberaenergíacuandounátomodebromogaseosocaptaunelectrón. Laetapa3correspondealaformacióndelareddeNaBr(s)ylaenergíaasociadaala misma es la energía reticular, que es la energía que se desprende cuando se forma un moldesustanciacristalinaiónicaapartirdeloscorrespondientesionesenestadogaseoso, portantosetratadeunprocesoexotérmico. Larespuestacorrectaeslac. 1.64.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta? a)Latemperaturadefusióndelyodoesmayorqueladelbromo. b)Eldiamantenoconducelacorrienteeléctrica. c) La temperatura de fusión del agua es anormalmente baja si se compara con la que correspondealoshidrurosdelosotroselementosdelgrupo16. d)Elbromurodesodioessolubleenagua. (O.Q.L.Murcia2002) a)Correcto.LasfuerzasdedispersióndeLondonsonmásintensasenelI queelBr ,ya que al ser más voluminoso es más polarizable, lo que determina que su temperatura de fusiónseamayor. b) Correcto. Los átomos de carbono que forman el diamante se encuentran unidos mediante enlaces covalentes formando tetraedros de forma que no existen electrones deslocalizadosquepermitanelpasodelacorrienteeléctrica. c) Correcto. Los compuestos binarios del hidrógeno con los elementos del grupo 16 del sistemaperiódicotienenenlacecovalenteypresentanmomentodipolarpermanente,pero puedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno. solo CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 35 Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomode hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de unamoléculacercana. Esto motiva que el H O tenga un punto de fusión anómalo(unos100Cmayor)conrespectoalrestode loscompuestosdelgrupo16. d)Correcto.ElNaBresunasustanciaquepresentaenlacepredominantementeiónicoque sedisociaenaguadeacuerdoconlasiguienteecuación: NaBr(s)+H2 O(l)Na (aq)+Br (aq) Todaslasrespuestassoncorrectas. 1.65.Indiquecuáldelossiguientescompuestospresentaunmayorcarácteriónico: a) b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2002) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto CCl SbCl CaCl ZrCl Δχ 3,16 – 2,55=0,61 3,16 – 2,05=1,11 3,16 – 1,00=2,16 3,16 – 1,33=1,83 Enlacepredominante covalente covalente iónico covalente Larespuestacorrectaeslac. 1.66.Entrelasmoléculascloroordenadasenuncristalmolecularexistenfuerzas: a)Iónicas b)Covalentes c)vanderWaals d)Dipolo‐dipolo (O.Q.L.Baleares2002) LamoléculadeCl esnopolar,loquedeterminaquelasúnicasfuerzasquepuedanexistir entrelasmismassonlasdevanderWaalsllamadasfuerzasdedispersióndeLondon. Larespuestacorrectaeslac. 1.67.Indicaquefrasenoescierta: a)Elclorurodesodioyeldióxidodesilicionosonconductoresdelacorrienteeléctricabajo ningunacondición. b)Loscompuestosiónicosson,engeneral,solublesendisolventespolares. c)Elóxidodealuminioposeeunpuntodefusiónelevado. d)Elsodiosepuedeestirarfácilmenteenhilos. (O.Q.L.Baleares2002) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 36 a) Falso. El forma una red covalente, que bajo ninguna condición es capaz de conducirlacorrienteeléctricayaquenopermiteelpasodeelectronesatravésdeella. ElNaClformaunarediónica,quefundidaoendisoluciónacuosadejalosioneslibreslo quepermiteelpasodeelectronesatravésdeella. b) Verdadero. Los compuestos iónicos son, generalmente, sustancias muy polares lo que hacequeseansolublesendisolventespolares. c)Verdadero.ElAl O esunasustanciaconenlacepredominantementeiónicoconiones pequeños con carga elevada lo que de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, que que permitecalcularlaenergíareticulardeunasustanciaiónicaquepredicedichaenergíaes directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Esto determina que la energía reticular sea elevada y, por tanto, el punto de fusión tambiénloserá. d)Verdadero.Elsodioesunmetalalcalinomuydúctilymaleable. Larespuestacorrectaeslaa. 1.68.¿Cuáldelassiguientesseriesdeespeciesquímicasseencuentraenordencrecientedesu puntodeebullición? a) b) c) d) e) (O.Q.N.Tarazona2003) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición le corresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles. y son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas ▪ intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmás intensas en el N2 debido a que es una sustancia con mayor volumen atómico, por tanto serámáspolarizable.Poresto,aunqueambastienenpuntosdeebulliciónbajos,eldelH2 esmuchomásbajo. ▪ NH3 es un sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar formaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslos enlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodeebulliciónesmásalto. Losvaloresdelospuntosdeebullición(K)encontradosenlabibliografíason: (20,3)< (77,4)<NH3 (239,8) Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 37 1.69. El fósforo rojo es insoluble en disulfuro de carbono, tiene un intervalo de punto de fusión amplio, una presión de vapor baja y no conduce la electricidad. Estas evidencias sugierenquelasustanciaprobablemente: a)Escristalinaymetálica. b)Esuncristaldeunidadesmoleculares . c)Esamorfaypolimérica. d)Consisteenunidades enun“mar”deelectrones. e)EstáformadaporátomosdePnoenlazadosenunempaquetamientocúbicocompacto. (O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Madrid2012) El fósforo es un sólido blanco en condiciones estándar. Este sólido tiene como unidades básicasmoléculastetraédricas(P )enlasqueunátomodefósforosesitúaencadaunode losvérticesdeltetraedro(fósforoblanco).Alcalentarloa300°C,setransformaenfósforo rojo. Parece ser que se rompe un enlace P−P por cada tetraedro y así los fragmentos resultantes se unen formando largas cadenas lo que determina su comportamiento polimérico. Larespuestacorrectaeslac. 1.70. Los cinco primeros hidrocarburos lineales son metano ( ), etano ( ), propano ( ),butano( )ypentano( ). a)Elprimeroformaunsólidoatómicoylosdemássonmoleculares. b)Todosellossonsólidosatómicos. c)Lospuntosdefusiónsonanormalmenteelevadosporlaexistenciadeenlacesdehidrógeno. d)Eldemayorpuntodefusióneselmetano,yaquesusmoléculasseempaquetanmejor. e)Eldemayorpuntodefusióneselpentano. (O.Q.N.Tarazona2003) Se trata de compuestos con enlace covalente no polar que forman moléculas gaseosas a temperatura ambiente. Las fuerzas que existen entre las moléculas de hidrocarburo son fuerzas intermoleculares de van der Waals conocidas como fuerzas de dispersión de London. La intensidad de las mismas aumenta con el volumen atómico y el peso molecular,factoresquehacenquelassustanciasseanmáspolarizables.Porestemotivo,la temperaturadefusiónmásaltalecorrespondealpentano. Larespuestacorrectaeslae. 1.71.Delassiguientesespeciesquímicas: , , a)Laquetienemayorenergíadeenlacees porquetienemayornúmerodeelectrones. b)Laquetienemenordistanciadeenlacees . c)Lastrestienenlamismaenergíadeenlaceyaquesonisoelectrónicas. d)Elordendeenlacemayoreselde yaqueelnitrógenoesmuyelectronegativo. e)Ladistanciadeenlacedel esmenorqueladel , . (O.Q.N.Tarazona2003) A la vista de los diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares de las respectivasmoléculassedefineelordendeenlacedelamoléculacomo: ordendeenlace= 1 #electrones #electrones 2 enOMdeenlace enOMdeantienlace Tendrá mayor energía de enlace y menor longitud de enlace la especie que presente un mayorordendeenlace. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 38 ordendeenlace= 1 82 =3 2 ordendeenlace= 1 83 =2,5 2 ordendeenlace= 1 72 =2,5 2 Larespuestacorrectaeslae. 1.72. ¿En cuál de las siguientes sustancias cabe esperar que exista una mayor interacción molecular? a) (g) b) (g) c) (g) d)HF(g) (O.Q.L.Murcia2003)(O.Q.L.Murcia2013) ▪ y son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmás intensas en el F debido a que es una sustancia con mayor volumen atómico. Estas interaccionesintermolecularessonlasmásdébilesqueexisten. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 39 ▪ es un sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar forma un enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo. Esta interacción tiene una intensidadalgomayorquelaanterior. ▪HFesunsustanciaquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolarforma unenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlaces intermoleculares. Larespuestacorrectaeslad. 1.73.¿Cuáldeestassustanciastieneunpuntodefusiónmáselevado? a)NaBr b) c) d)NaF (O.Q.L.Baleares2003) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas ▪ intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmuy intensas debido a que es una sustancia con gran volumen atómico y por tanto será muy polarizable.Poresto,tieneunpuntodefusiónbajo. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que presenta momento dipolar ▪ permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,supunto . defusiónesmásbajoqueeldel ▪NaBryNaFsonsustanciasquetieneenlaceiónicoyadiferenciadelasanteriores,forma redes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Estas sustancias son sólidas a temperaturaambiente,porloquetienenunelevadopuntodefusión,muchomayorque elrestodelassustanciaspropuestas. Paradeterminarcuáldeestassustanciastienemayortemperaturadefusiónesnecesario determinar el valor su energía reticular. Esta se puede calcular de acuerdo con la expresióndeBorn‐Meyer,quepredicequedichaenergíaesdirectamenteproporcionalal productodelascargasdelosioneseinversamenteproporcionalaladistanciainteriónica, esdecir,altamañodelosmismos: U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm ∗ U=–1,39·10 Respecto a las cargas, son las mismas en las ambas sustancias (+1 y ‐1). Respecto a los radios iónicos, es mayor el del cloro elemento del tercer periodo y menor en el flúor elemento del periodo. Teniendo en cuenta lo dicho, la energía reticular y, por tanto, la temperaturadefusióndelNaFesmayorquedelNaBr. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: (198)< (268,5)<NaBr(1020)<NaF(1269) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 40 Larespuestacorrectaeslad. 1.74. La reacción entre un elemento Q (Z = 16) y otro elemento M (Z = 19), con mayor probabilidadformará: a)UncompuestoiónicodefórmulaMQ b)Uncompuestoiónicodefórmula c)Uncompuestoiónicodefórmula d)Uncompuestocovalentedefórmula (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) ElelementoQ(Z=16)tieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porlo quesetratadeunelementodelgrupo16.Elvalorden=3indicaqueeselazufre.Tiene tendenciaacederdoselectronesyformarelionS . ElelementoM(Z=19)tieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ar]4s porloque se trata de un elemento del grupo 1. El valor de n = 4 indica que es el potasio. Tiene tendenciaacederunelectrónyformarelionK . Para cumplir con la condición de electroneutralidad se combinan dos átomos de M (potasio)conunátomodeQ(azufre)porloquelafórmulamásprobabledelcompuesto conenlacepredominantementeiónico. formadoporamboses Larespuestacorrectaeslac. 1.75. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones acerca de la disolución de diversas sustancias en aguaescorrecta? a)Elcloroformo( )essolubleenaguayaque,aligualqueleocurrealNaCl,sedisocia completamenteendisolución. b)El esmássolubleenaguaqueelNaClyaque,porserunsólidomolecular,lainteracción entresusmoléculasesmásdébil. c) El y todos los hidrocarburos ligeros son muy solubles en agua por su capacidad de formarenlacesdehidrógenoconeldisolvente. d)Elbutanolnoescompletamentesolubleenaguadebidoalacadenaapolar. (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.Cantabria2011) a‐b‐c) Incorrecto. El CHCl es una sustancia con enlace covalente polar y, I y CH son sustancias con enlace covalente no polar. Ninguna de las tres, a diferencia del NaCl, se disocian en iones en contacto con el H O, lo que determina que su solubilidad sea muy baja. d) Correcto. Las moléculas de alcohol se unen a las moléculas de H O mediante enlaces intermoleculares llamados enlaces de hidrógeno. Estos se forman cuando unátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Conformeaumentaelnúmerodeátomosdecarbonodelalcoholdisminuyesusolubilidad yaquelapartehidrofóbicadelacadenasehacemásgrande. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 41 1.76.¿Quétipodeenlaceescaracterísticodeloscompuestosorgánicos? a)Polar b)Insaturado c)Electrovalente d)Covalente e)Covalentecoordinado (O.Q.L.Extremadura2003) Los compuestos orgánicos están formados, fundamentalmente, por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno elementos con electronegatividades elevadas y similares, con tendencia a no ceder electrones y sí a compartirlos, lo que determina que el enlace predominanteenestoscompuestosseacovalente. Larespuestacorrectaeslad. 1.77. Indique cuál sería el compuesto en el que estaría más acusado el carácter iónico del enlace: a)LiCl b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2003) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto LiCl SbCl CaBr ZrCl Δχ 3,16 – 0,98=2,18 3,16 – 2,05=1,11 2,96– 1,00=1,96 3,16 – 1,33=1,83 Enlacepredominante iónico covalente covalente‐iónico covalente Larespuestacorrectaeslaa. 1.78.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta: a)Todosloscompuestosiónicossonbuenosconductoresdelacorrienteeléctrica. b)Loscompuestoscovalentesmolecularessepresentansiempreenestadogaseoso. c)Lossólidosderedcovalentetienenelevadospuntosdefusiónyebullición. d)Elaguaesunmaldisolventedeloscompuestosiónicos. e)Loscompuestoscovalenteshomopolaressedisuelvenfácilmenteendisolventespolares. (O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004) a) Incorrecto. Los compuestos iónicos solo son buenos conductores de la corriente eléctricafundidosoendisoluciónacuosa. b) Incorrecto. Los compuestos covalentes moleculares también se presentan como líquidosvolátilesosólidosblandos. c) Correcto. Los sólidos de red covalente tienen sus átomos unidos mediantes fuertes enlaces covalentes lo que determina que sus energías de red sean elevadas y, por tanto, tambiénloseansuspuntosdefusiónyebullición. d)Incorrecto.ElH Oesunasustanciamuypolaryporelloesunexcelentedisolventede loscompuestosiónicosquetambiénsonmuypolares. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 42 e) Incorrecto. Los compuestos covalentes homopolares carecen de momento dipolar permanenteporloquenosepuedendisolverendisolventespolares. Larespuestacorrectaeslac. 1.79.ElenlaceentredosátomosAyBseráiónicosilas: a)Energíasdeionizacióndeambossonpequeñas. b)Electronegatividadesdeambossonmuydiferentes. c)Energíasdeionizacióndeambossonparecidas. d)Respectivasafinidadeselectrónicassonmuyaltas. (O.Q.L.Murcia2004) Elenlaceiónicosedaentreátomosquesetransfierenelectronesdeunoaotro.Paraelloes precisoqueloselementosqueseunentenganelectronegatividadesmuydiferentes. Unodeloselementosdebetenerunaelectronegatividadmuybaja,deformaquetengauna elevada tendencia acederelectrones y formarun catión. Por elcontrario, elotro elemento debe tener una electronegatividad muy alta, de forma que tenga una elevada tendencia a captarelectronesyformarunanión.Unavezquesehanformadolosiones,estosseatraen mediantefuerzascolombianasformandounaredcristalinasólidaatemperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslab. 1.80. ¿Cuántos iones de un signo son los más próximos a otro de carga contraria en una red cristalinacúbicacentradaenlascaras? a)4 b)6 c)8 d)12 (O.Q.L.Murcia2004) Segúnseobservaenlafigura,enunaredcúbicacentradaenlas carascadaionserodeadeotros6decargaopuesta,portanto,se dice que el índice de coordinación que presenta esta estructura cristalinaes6:6. Larespuestacorrectaeslab. 1.81.Lasdenominadas“FuerzasdevanderWaals”: a)Sepuedendarentremoléculasconenlacescovalentes. b)Sepuedenencontrarentrelasmoléculasdelosgasesquesecomportancomoideales. c)Nosonsuficientementefuertesparaserresponsablesdelestadosólidodeciertassustancias. d)Sonsuficientementefuertesparaserlasresponsablesdelestadosólidodeciertassustancias. e)Aparecenenlasinteraccionesentreelectronesynúcleodeátomosconpesoatómicoalto. (O.Q.L.Murcia2004)(O.Q.L.Murcia2012)(O.Q.L.Murcia2013) Loscompuestosconenlacecovalenteformanestructurasmolecularesque,generalmente, songaseosasatemperaturaambiente. Además de los enlaces covalentes, se dan entre las moléculas otro tipo de interacciones conocidascomofuerzasdevanderWaalsysonlasresponsablesdelcambioenelestado deagregacióndeestassustancias. Larespuestacorrectaeslad. (EnMurcia2013sereemplazalaopcióncporlad). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 43 1.82.Señalelaopciónqueconsiderecorrecta: a)Temperaturadefusióndelcobre=18°C b)Temperaturadeebullicióndel =40°C c)Temperaturadefusióndelclorurodesodio=102°C d)Temperaturadeebullicióndeletanol=78°C (O.Q.L.Murcia2004) Presentarámayorpuntodefusiónydeebulliciónaquellasustanciaquepresentefuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión y de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzasintermolecularesmásdébiles. a)Falso.Cuesunasustanciaquetieneenlacemetálicoyformaunaredcristalinasólidaa temperaturaambiente.Lasfuerzasquemantienenunidosalosátomosdecobreenlared sonmuyintensas,portanto,noesposiblequesutemperaturadefusiónsea18°C. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que presenta momento b) Falso. dipolar permanente por lo que existen fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo. Además,tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Setratade una sustancia que es gaseosa a temperatura ambiente, por tanto, no es posible que su temperaturadeebulliciónsea40°C. c)Falso.NaClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyformaunaredcristalinaiónica, sólida a temperatura ambiente y muy difícil de romper. Por tanto, no es posible que su temperaturadefusiónsea120°C. d)Verdadero.Eletanolesunasustanciaquepresentaenlace covalente polar y, además, sus moléculas se unen entre sí mediante enlaces intermoleculares llamados enlaces de hidrógeno. Estos se forman cuando un átomo de hidrógeno queseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseve atraído a la vez por un par de electrones solitario pertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N, OoF)deunamoléculacercana. Setratadeunasustanciaqueeslíquidaatemperaturaambiente,portanto,esposibleque sutemperaturadeebulliciónsea78°C. Larespuestacorrectaeslad. 1.83.Elcarbonooriginaungrannúmerodecompuestosdebidoa: a)Sucaráctermuyelectronegativo. b)Laexistenciadelafuerzavital. c)Sucaráctermuyelectropositivo. d)Sucapacidadparaformarenlacesconsigomismo. (O.Q.L.Murcia2004) Elcarbonoesunelementocuyaelectronegatividadesrelativamentealta(2,55)yquetiene cuatro electrones de valencia, de forma que no tiene una marcada tendencia a captar o ceder electrones y sí a compartirlos con el fin de conseguir completar su última capa y conseguirunaestructuraelectrónicadegasinertemuyestable. Una posibilidad es formar enlaces covalentes entre átomos de carbono formando cadenas lineales o ramificadas, abiertas o cerradas. Esto determina la existencia de un grannúmerodecompuestosabasedecarbono. Larespuestacorrectaesd. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 44 1.84.¿Quécompuestoenfaselíquidaserámejordisolventedeuncristaliónico? a)HF b) c) d) (O.Q.L.Baleares2004) Los cristales iónicos son estructuras formadas por iones, de acuerdo con el aforismo “lo semejante disuelve a lo semejante”, los mejores disolventes para dichos cristales son aquellosqueseanmuypolares. De las cuatro sustancias propuestas, la única que presenta un momento dipolar permanente,yademáselevadoeselHF. Larespuestacorrectaeslaa. 1.85.Indicaquefrasenoescierta: a)Elaluminioyeldiamantesoninsolublesenaguaybenceno. b)Losmetalessonfrágiles,dúctilesymaleables. c)Elnaftalenoyelyodosonsolublesenbenceno. d)Losmetalessonbuenosconductoresdelcalorylaelectricidad. (O.Q.L.Baleares2004) Losmetalestienenunaestructuracristalinaquelesconfierelapropiedaddeserdúctilesy maleablesadiferenciadeotrotipodeestructurascristalinas,iónicasocovalentesqueson frágiles. Larespuestacorrectaeslab. 1.86.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera? a)ElpuntodefusióndelLiClesmayorqueeldelKCl. b)Elpuntodefusióndel esmayorqueeldel . c)Elpuntodefusióndel esmayorqueeldel . d)EnlafusiónserompenfuerzasdevanderWaals. (O.Q.L.Baleares2004) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. Laenergíareticulardeunsólidoiónico,deacuerdoconlaexpresióndeBorn‐Meyer,es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm a)Falso.EnelcasodeLiClyKCllasconstantesnosonidénticasyaqueambosclorurosno cristalizanconelmismoretículocúbico.Además,eltamañodelionlitioesmenorqueel delionsodiodebidoaqueelprimerotieneunacapamenosdeelectrones,porestemotivo laenergíareticulardelLiClesmayorqueladelKClyporello,supuntodefusióntambién debeserlo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 45 Sin embargo, consultando la bibliografía, los valores de los puntos de fusión (K) encontradossonLiCl(883)yKCl(1044).Estaanomalíasedebeaquecuantomayoresla cargadelcatiónymenoressutamaño,estantomáspolarizanteodeformadorypolarizao deformaalanión,queestantomásdeformableopolarizablecuantomayoressutamañoy mayor es su carga. Por esta causa se producen transiciones desde el enlace iónico hacia compuestos moleculares (compartición de cargas) y por lo tanto disminuye su carácter iónicoy,comoconsecuencia,disminuyenlospuntosdefusión. y , respecto a las cargas, son las mismas en ambas b) Falso. En el caso de sustancias(+2y–1).Respectoalosradiosiónicos,eltamañodelionestroncioesmenor queeldelionbariodebidoaqueelprimerotieneunacapamenosdeelectrones,poreste motivolaenergíareticulardelSrCl debesermayorqueladelBaCl yporello,supunto defusióntambiéndebeserlo. Sin embargo, consultando la bibliografía, los valores de los puntos de fusión (K) encontradossonSrCl (1141)yBaCl (1236).Estaanomalíasedebeaquecuantomayor es la carga del catión y menor es su tamaño, es tanto más polarizante o deformador y polarizaodeformaalanión,queestantomásdeformableopolarizablecuantomayoressu tamaño y mayor es su carga. Por esta causa se producen transiciones desde el enlace iónicohaciacompuestosmoleculares(comparticióndecargas)yporlotantodisminuyesu carácteriónicoy,comoconsecuencia,disminuyenlospuntosdefusión. y , respecto a las cargas, son las mismas en ambas c) Falso. En el caso de sustancias (+2 y –1). Respecto a los radios iónicos, el tamaño del ion fluoruro es menor que el del ion cloruro debido a que el primero tiene una capa menos de electrones, por este motivo la energía reticular del CaCl debe ser menor que la del CaF y por ello, su puntodefusióntambiéndebeserlo.Consultandolabibliografía,losvaloresdelospuntos defusión(K)encontradossonCaCl (1045)yCaF (1691). d) Verdadero. Las fuerzas intermoleculares de van der Waals son las responsables del cambioenelestadodeagregaciónensustanciasmoleculares. Larespuestacorrectaeslad. 1.87.Delassiguientesproposicionesseñalelarespuestacorrecta: a)Todosloshalógenospuedenactuarconvalenciascovalentes1,3,5y7. b)Eneldiamantetodoslosenlacessoncovalentespuros. c)Algunosenlacesdelgrafitosoniónicos,loquelehaceserunbuenconductoreléctrico. d)Elaniónsulfuro( )esunoxidantemoderado. e)Lamoléculade esangularyapolar. (O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.L.Murcia2013) a) Falso. El flúor es el elemento más electronegativo del sistema periódico y tiene siete electrones en su capa de valencia. Ningún elemento es capaz de quitarle electrones, por tanto,suúniconúmerodeoxidaciónes–1. b) Verdadero. Los átomos de carbono que forman el diamante se encuentran unidos mediante enlaces covalentes formando tetraedros de forma que se constituye un sólido atómicocristalino. c) Falso. Cada uno de los átomos de carbono que forman el grafito se encuentra unido a otros tres mediante enlaces covalentes formando una red cristalina en la que existen electronesdeslocalizadosquepermitenelpasodelacorrienteeléctrica. d) Falso. El azufre del anión S tiene el estado de oxidación más bajo posible en este elementodeformaquesolopuedeoxidarseloqueimplicaqueactúacomoreductor. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 46 e)Falso.LaestructuradeLewisdelCO2 es: De acuerdo con el modelo RPECV el CO2 es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX 2 alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=2por loquesudisposiciónygeometríaesLINEAL. Comoeloxígeno(= 3,44)esmáselectronegativoque elcarbono( =2,55)losenlaces sonpolaresyconesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolaresnulayla moléculaesNOPOLAR. Larespuestacorrectaeslab. (EnMurcia2013sereemplazalaopcióndporlae). 1.88.¿Cuáleselordendeenlacedelaespecie a)2 b)1,5 c)1 d)2,5 ? (O.Q.L.CastillaLaMancha2004) A la vista de los diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares de las respectivasmoléculassedefineelordendeenlacedelamoléculacomo: ordendeenlace= 1 1 #electrones #electrones = 83 =2,5 enOMdeenlace enOMdeantienlace 2 2 Larespuestacorrectaeslad. 1.89.¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta? a)Lamoléculadeclorurodehidrógenopresentapolaridad. b)Elpotasioesunelementodiamagnético. c)El esunamolécula. d)Elaguapresentapuentesdehidrógeno. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008) a) Correcto. La molécula de HCl está formada por dos elementos de diferente electronegatividad, por tanto, presenta un único dipolo dirigido hacia el cloro que es el elementomáselectronegativodelosdos. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 47 b) Incorrecto. La configuración electrónica abreviada del potasio es [Ar] 4s . Como se observapresentaunelectróndespareadoporloqueesunaespecieparamagnética. c) Correcto. La molécula de H es la más sencilla que existe. En ella los dos átomos de hidrógenoseencuentranunidosmedianteunenlacecovalentepuro. d) Correcto. Las moléculas de H O se encuentran unidas mediante enlaces intermoleculares denominados en laces de hidrógeno o puentes de hidrógeno. Son responsablesdelasanómalastemperaturasdefusiónyebullicióndelagua. Larespuestacorrectaeslab. 1.90.¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta? a)Elcambiodelestadosólidoavaporsedenominasublimación. b)Elcambiodelestadovaporasólidosedenominacongelación. c)Eliodoesunasustanciaquesublimaconfacilidad. d)Elaguaesunamolecularpolar. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) a‐c) Verdadero. El cambio estado de sólido a vapor se denomina sublimación y en él se produce la rotura de enlaces intermoleculares débiles del tipo fuerzas de dispersión de London,comoocurreenelcasodelI (s). b)Falso.Elcambioestadodevaporasólidosedenominacondensaciónodeposiciónyen élseformanenlacesintermolecularesdébilesdeltipofuerzasdedispersióndeLondon. d)Verdadero.LaestructuradeLewisdelamoléculadeH2 Oes: DeacuerdoconelmodeloRPECVelH2 O esunasustanciacuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposiciónestetraédricaysugeometríaesANGULAR. Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que el hidrógeno ( = 2,20) los enlaces son polares y con esa geometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarnoes nula(μ=1,85D)ylamoléculaesPOLAR. Larespuestacorrectaeslab. 1.91.¿Cuáldelossiguientescompuestostieneelpuntodefusiónmásalto,KI,CaO, a)KI b)CaO c)KIyCaOsoniguales d) ? (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar quepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuerte detodoslosenlacesintermoleculares.Esteenlaceseformacuandounátomodehidrógeno CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 48 queseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoala vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.Supuntodefusiónesbastantemásaltoque el resto de los compuestos binarios que forman los elementos de su grupo con el hidrógeno. Estastressustanciaspresentanpuntosdeebulliciónrelativamentebajos. KI y CaO son compuestos que forman redes cristalinas iónicas sólidas a temperatura ambiente.PorestemotivopresentanunpuntodefusiónmuysuperioraldelH O. Laenergíareticulardeunsólidoiónico,deacuerdoconlaexpresióndeBorn‐Meyer,es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,sonmayoresenelCaO(+2y–2)queelKI(+1y–1).Respectoala distancia interiónica, es menor en el CaO ya que está formada por elementos con menos capaselectrónicasqueelKI.Porestemotivo,laenergíareticulardelCaOdebesermayor queladelKIyporello,supuntodefusióntambiéndebeserlo. Consultandolabibliografía,loscompuestosordenadosporpuntodefusión(K)creciente: (273)>KI(954)>CaO(2845) Larespuestacorrectaeslab. 1.92.Sobreelamoníacosepuedeafirmar: a)Susmoléculasestánunidasporenlacesdehidrógeno. b)Sumoléculaesoctaédrica. c)Sumoléculaesapolar. d)Esuncompuestoiónico. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) a) Verdadero. El amoniaco tiene enlace intermoleculardehidrógeno,unenlaceque se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un pardeelectronessolitariopertenecienteaun átomomuyelectronegativoypequeño(N,Oo F)deunamoléculacercana. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 49 b‐c)Falso.LaestructuradeLewisdelamoníacoes: De acuerdo con el modelo RPECV, NH es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL ya que solo hay tres átomos unidos al átomo central. Como el nitrógeno ( = 3,04) es más electronegativo que el hidrógeno ( = 2,20) los enlacessonpolaresyconesageometríalaresultantedelosvectoresmomentodipolarno esnula(μ=1,47D)ylamoléculaesPOLAR. d)Falso.Setratadeunamoléculaformadapordoselementosmuyelectronegativos,por tanto,tieneunenlacepredominantementecovalente. Larespuestacorrectaeslaa. 1.93.Dadaslassiguientesespecies:HF, , , ,KBr,identifica: i)Gascovalenteformadopormoléculastetraédricas. ii)Sustanciaconenlacesdehidrógeno. iii)Sólidosolubleenaguaque,fundido,conducelacorrienteeléctrica. a)i) ii)HFiii) b)i)HFii) iii) c)i) ii)HFiii)KBr d)i) ii)HFiii) (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004) HF es una sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia polar formaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslos enlacesintermoleculares. KBresunasustanciaquetieneenlaceiónicoyformaredescristalinasiónicas.Estetipo desustanciaessólidaatemperaturaambiente,muysolubleenaguayfundidaconducela corrienteeléctrica. .SuestructuradeLewises: De acuerdo con el modelo RPECV el CH4 es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AX a la quecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesu disposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA. Es una sustancia que tiene enlace covalente y forma moléculas gaseosas a temperatura ambiente. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 50 e sonsustanciasquetienenenlacecovalentenopolar.Formanmoléculaslineales quesongaseosasatemperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslac. 1.94.¿Cuáldelassiguientesdisolucionesespeorconductoreléctrico? a) 0,5M b) 0,5M c)HF0,5M d) 0,5M e) 0,5M (O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Baleares2013) Serápeorconductoraladisoluciónquepresentemenosionesquepermitanelpasodela corrienteeléctrica. Las ecuaciones químicas correspondientes a las disociaciones de K SO y CaCl , compuestosconenlaceiónicoson: K SO4 (aq)2K (aq)+SO4 (aq) CaCl2 (aq)Ca (aq)+2Cl (aq) Sonexcelentesconductoresdelacorrienteeléctrica. LasecuacionesquímicascorrespondientesalasdisociacionesdeHFyNH3 ,compuestos conenlacecovalentepolarson: HF(aq)H (aq)+F (aq) NH3 (aq)NH4 (aq)+OH (aq) Son un ácido y una base débil que en disolución acuosa se encuentran parcialmente disociadoseniones,sonbuenasconductoresdelacorrienteeléctrica. El CH3 es un compuesto con enlace covalente polar que no se disocia en iones, por tanto,seráelpeorconductor. Larespuestacorrectaeslad. 1.95. Señale cuál de las siguientes moléculas no puede formar enlaces por puente de hidrógeno: a)Sulfurodehidrógeno b)Etanol c)Agua d)Metilamina (O.Q.L.Murcia2005) El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. El etanol (CH CH OH), agua (H O) y metilamina (CH NH ) sí poseen un átomo de hidrógenounidoaunelementomuyelectronegativo,oxígenoenlosprimerosynitrógeno enelqueresta,porloquepuedendarestetipodeenlace. El sulfuro de hidrógeno (H S) no posee átomos de hidrógeno unidos a un elemento muyelectronegativo,porloquenopuedeformarenlacedehidrógeno. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 51 Larespuestacorrectaeslaa. 1.96.Eldiamanteyelgrafito: a)Tienenunacomposiciónquímicadiferente. b) El diamante tiene enlace covalente y el grafito lo tiene iónico ya que este conduce la corrienteeléctrica. c)Ambostienenenlaceiónicoyaquelosdostienenpuntosdefusiónelevados. d)Ambostienenenlacecovalente. (O.Q.L.Baleares2005) Losátomosdecarbonoqueformaneldiamanteyelgrafitoseencuentranunidosmediante fuertesenlacescovalentesconunadisposicióntetraédricaotriangular,respectivamente, de forma que en ambos casos se constituye un sólido atómico cristalino. La robustez de estos enlaces provoca que ambas sustancias presenten grandes energías de red y, por tanto,puntosdefusiónelevados. En la estructura del grafito existen electrones deslocalizados que permiten el paso de la corrienteeléctricaatravésdelamisma. Larespuestacorrectaesd. 1.97.LasfuerzasintermolecularesdevanderWaals: a)Sedanentrecualquiertipodeestructurasmoleculares. b)Permitenexplicarquealgunassustanciasapolaresseansólidas. c)Suenergíadeenlaceesmenorqueladelosenlacesdehidrógeno. d)Todaslasanterioressoncorrectas. (O.Q.L.Baleares2005) Las fuerzas intermoleculares de van der Waals se dan además de los enlaces covalentes típicos de las estructuras moleculares y son las responsables del cambio en el estado de agregacióndeestassustancias. Laenergíaasociadaaestetipodeenlaceintermolecularesmenorquelacorrespondiente alosenlacesdehidrógeno. Larespuestacorrectaeslad. 1.98.Entrelassiguientessustancias,CaO, a)Una b)Dos c)Tres d)Cuatro , y ,¿cuántasformanunarediónica? (O.Q.L.Baleares2005) CaOesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyformaunaredcristalinaiónica. y son sustancias que tienen enlace covalente no polar y forman moléculas gaseosasatemperaturaambiente. esunasustanciaquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciaenlaque cada átomo de silicio se une covalentemente a cuatro átomos de oxígeno dando lugar a unaredcristalinacovalente. Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 52 1.99.¿Quécompuesto,enfaselíquida,serámejordisolventeparauncristaliónico? a)Ácidoclorhídrico b)Trifluorurodeboro c)Pentaclorurodefósforo d)Dióxidodecarbono (O.Q.L.Baleares2005) Los cristales iónicos son estructuras formadas por iones, de acuerdo con el aforismo “lo semejante disuelve a lo semejante”, los mejores disolventes para dichos cristales son aquellosqueseanmuypolares. De las cuatro sustancias propuestas, la única que presenta un momento dipolar permanente,yademáselevadoeselácidoclorhídrico. Larespuestacorrectaeslaa. (CuestiónsimilaralapropuestaenBaleares2004cambiandodoscompuestos). 1.100.Loshidrurosdelafamiliadelnitrógenopresentanlossiguientespuntosdeebullición: –17°C–55°C–87°C–33°C Elamoníaconopresentalatendenciadedisminucióndelpuntodeebulliciónporlapresencia de: a)Enlaceiónico b)Enlacemetálico c)Enlacedehidrógeno d)FuerzasdevanderWaals e)Masamolecularmásbaja f)Enlacescovalentesfuertesentrelosátomos (O.Q.L.Baleares2005)(O.Q.L.CastillayLeón2007)(O.Q.L.CastillayLeón2008) Laanomalíaquepresentaelamoniacoensu punto de ebullición respecto al resto de los hidrurosdelgrupo15delsistemaperiódico se debe a que tiene enlace intermolecular de hidrógeno, un enlace que se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativoseveatraídoalavezporun par de electrones solitario perteneciente a unátomomuyelectronegativoypequeño(N, OoF)deunamoléculacercana. Larespuestacorrectaeslac. (EnlacuestiónpropuestaenCastillayLeónnosedanlastemperaturasylasopcionesay bsereemplazanporeyf). 1.101.Indiquelafraseincorrecta: a) En un periodo de la tabla periódica, la electronegatividad de los elementos aumenta de izquierdaaderecha,siendomáximaenloshalógenosyencadagrupodisminuyeamedida quesedesciende. b)Elradiodeuncatiónesmenorqueeldesucorrespondienteátomoneutro. c)Loscompuestosiónicossonmuysolublesendisolventespolares. d)LasrepresentacionesdeLewisexplicanlaestructurageométricadelamolécula. (O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 53 a) Correcto. La electronegatividad, χ, mide la capacidad que tiene un átomo para atraer haciasíloselectronesdesuenlaceconotrosátomos.Suvalorsepuedecalcularapartirde los valores de la energía de ionización, I, y de la afinidad electrónica, AE, de forma que aumentaalaumentarambaspropiedades.Laelectronegatividaddeunelementoesmayor cuantomenoressuradioatómicoycuantomayoressucarganuclearefectiva.Portanto, laelectronegatividaddeunátomoaumentaenun: ‐grupoaldisminuirelvalordelnúmerocuánticoprincipaln ‐periodoalaumentarelvalordelnúmeroatómico. b) Correcto. Al disminuir el número de electrones disminuye la constante de apantallamientoyaumentalacarganuclearefectiva,loquehacequelafuerzadeatracción delnúcleosobreelelectrónmásexternoseamayor.Portanto,elradiodelcatiónesmenor queeldelátomodelqueprocede. c) Correcto. Los compuestos iónicos están formados por elementos de muy diferente electronegatividadporloquesonmuypolares,ydeacuerdoconelaforismo“losemejante disuelvealosemejante”seránmuysolublesendisolventespolares. d) Incorrecto. Las representaciones de Lewis solo indican el número y tipo de pares de electrones que rodean a cada átomo dentro de una especie química. Para conocer la geometríaesprecisoaplicarelmodeloderepulsionesdeparesdeelectronesdelacapade valencia(VSEPR). Larespuestacorrectaeslad. 1.102.Cuatroelementosdistintostienenlassiguientesconfiguracioneselectrónicas: A=1 2 2 B=1 2 2 C=1 2 2 3 3 D=1 2 2 3 3 4 ¿CuálessonlasfórmulasdeloscompuestosqueBpuedeformarcontodoslosdemás? a) , yDB b) ,CByDB c) , y d) ,CBy (O.Q.L.Asturias2005) ElelementoAtiendeaganarocompartircuatroelectronesparacompletarsucapa devalenciayconseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. El elemento B tiende a ganar un electrón para completar su capa de valencia y conseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. El elemento C tiende a ceder tres electrones para completar su capa de valencia y conseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. El elemento D tiende a ceder un electrón para completar su capa de valencia y conseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. LascombinacionesposiblesdeBconelrestodeloselementoscumpliendolacondiciónde electroneutralidadson: BconAAB4 BconCCB3 Larespuestacorrectaeslaa. BconD CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 54 1.103.Unasustanciapresentalassiguientespropiedades: 1)Bajopuntodefusión 2)Solubleentetraclorurodecarbono 3)Noconducelacorrienteeléctrica Estasustanciaes: a)Diamante b)Cobre c)Sílice d)Clorurosódico e)Yodo (O.Q.L.Almería2005) Siunasustanciaposeelassiguientespropiedades: tenerbajopuntodefusión noconducirlaelectricidad sersolubleenCCl debetenerunenlacecovalentey formaruncompuestomolecularylas únicasfuerzas intermolecularesexistentesenlamismatienenqueserdeltipodedispersióndeLondon, característicasquecumpleelyodo, . Larespuestacorrectaeslae. 1.104.¿Cuáldelassiguientessustanciastieneelpuntodefusiónmásalto? a) b)NaCl c)HCl d) e) (O.Q.L.Almería2005) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. e son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas a‐e) intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmás intensasenelBr debidoaqueesunasustanciacongranvolumenatómicoyelevadopeso molecular, por tanto será muy polarizable. Por esto, aunque ambas tienen puntos de fusiónbajos,eldelCH esmuchomásbajo. b) NaCl es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia de las anteriores, forma redes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Estas sustancias son sólidas a temperaturaambiente,porloquetienenunelevadopuntodefusión,muchomayorque elrestodelassustanciaspropuestas. c) HCl es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que presenta momento dipolar permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,elpunto defusióndelclorurodehidrógenoesmuybajo. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero se trata de una sustancia d) polar forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusióntambiénesbajo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 55 Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: (90,7)<HCl(161)< (175)< (266)<NaCl(1074) Larespuestacorrectaeslab. (CuestiónsimilaralapropuestaenNavacerrada1996reemplazandoKBreI porNaCly Br ). 1.105.Entreloscompuestosdadosacontinuación:MgO, a)Trescompuestosiónicosydoscovalentes. b)Trescompuestoscovalentesydosiónicos. c)Uncompuestocovalentesycuatroiónicos. d)Uncompuestoiónicoycuatrocovalentes. , , , ,hay: (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto MgO NF3 CaCl2 SrBr2 SF2 Δχ 3,44– 1,31=2,13 3,98– 3,04=0,94 3,16 – 1,00=2,16 2,96– 0,95=2,01 3,98– 2,58=1,40 Enlacepredominante iónico covalente iónico covalente‐iónico covalente Larespuestacorrectaeslaa. 1.106. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones referidas al compuesto cloruro de cesio son verdaderasofalsas? i)Presentapuntosdefusiónyebulliciónrelativamentebajos. ii)Suredestáconstituidaporionesyenestadosólidoesunbuenconductordela corrienteeléctrica. iii)LasmoléculasdeCsClestánunidasentresíporfuerzasdevanderWaals. a)i)falsa ii)verdadera iii)falsa b)i)verdadera ii)falsa iii)falsa c)i)falsa ii)verdadera iii)verdadera d)i)falsa ii)falsa iii)falsa (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) ElCsClesunasustanciaconenlacepredominantementeiónicoporloqueformamoléculas. Entrelascaracterísticasprincipalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoseencuentran: i) Falso. Presenta elevados puntos de fusión y de ebullición debido a las intensas fuerzasdeatracciónexistentesentrelosiones. ii) Falso. En estado sólido es un mal conductor de la corriente eléctrica, ya que, los electronesseencuentranfuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosen puntosdelared. iii) Falso. En una sustancia que presenta enlace iónico no puede haber fuerzas intermolecularesdevanderWaals. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 56 1.107.Dadaslassiguientesafirmacionesindicacuáldeellasesverdadera: a)Enunareacciónquímicalosátomosserompenyseconviertenenotrosátomosdistintos. b)Elaguaseevaporasiemprea100°C. c) Al dejar abierto un recipiente con alcohol, este desaparece porque ha habido una combustión. d)Cuandoelaguaseevaporanoseproduceunareacciónquímica. (O.Q.L.CastillayLeón2005)(O.Q.L.CastillayLeón2008) a) Falso. En una reacción química los átomos rompen los enlaces que los mantienen unidosenunasustanciainicialyformanenlacesnuevosenunasustanciafinal. b)Falso.Unasustanciahiervecuandosupresióndevaporseigualaalapresiónexterior. Cuandoelaguaseevaporaa100°Cesquelapresiónexterioresde1atm. c) Falso. El alcohol (etanol) se evapora en un recipiente abierto porque se rompen los enlacesintermolecularesdehidrógenoquemantienenunidasalasmoléculasdealcohol. d)Verdadero.Laevaporaciónesuncambiodeestado,noesunareacciónquímica. Larespuestacorrectaeslad. 1.108.Dadoslosconceptossiguientes,unodeellosesfalso: a)Electrólitoesunasustanciaque,endisoluciónacuosa,conducelacorrienteeléctrica. b) Una disolución implica una reacción química en la que hay ruptura y formación de enlaces. c) Las disoluciones acuosas de HCl, KOH y pueden ser consideradas como electrólitos fuertes. d)Enladisolucióndeunelectrólitodébilcoexistenionesymoléculas. (O.Q.L.CastillayLeón2005) a)Verdadero.Coincideconelconceptodeelectrólito. b)Verdadero.Enunareacciónquímicaserompenenlacesenlosreactivosyseformanen losproductos. c) Falso. HCl y KOH son ácido y base fuerte, respectivamente, y por ello en disolución acuosa se encuentran completamente disociados en iones, es decir, son electrólitos fuertes. Sin embargo, NH es base débil, por lo que en disolución acuosa se encuentra parcialmentedisociadaenionesynosecomportacomounelectrólitofuerte. d) Verdadero. Un electrólito débil es aquel que en disolución acuosa se encuentran parcialmente disociada en iones por lo que también hay presencia de moléculas sin disociar. Larespuestacorrectaeslac. 1.109. Teniendo en cuenta los diagramas de orbitales moleculares para moléculas diatómicas y la multiplicidad de los enlaces, ordene la energía de disociación de las siguientesmoléculas: , , , y : a) < < < < b) < < < < c) < < < < d) < < < < e) < < < < (O.Q.N.Vigo2006) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 57 A la vista de los diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares de las respectivasmoléculassedefineelordendeenlacedelamoléculacomo: ordendeenlace= 1 #electrones #electrones 2 enOMdeenlace enOMdeantienlace Tendrámayorenergíadeenlacelaespeciequepresenteunmayorordendeenlace. ordendeenlace= 1 20 =1 2 ordendeenlace= 1 22 =0 2 ordendeenlace= 1 21 =0,5 2 ordendeenlace= 1 82 =3 2 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) ordendeenlace= Elordencorrectodeenergíasdeenlacees: < < < < 58 1 84 =2 2 Larespuestacorrectaeslad. 1.110.Unadifraccióndesegundoordende67,0°;producidaporrayosXdelongituddeonda de0,141nm,estárelacionadaconunadistanciainterplanarde: a)0,153nm b)0,0766nm c)0,306nm d)0,175nm e)0,131nm (O.Q.N.Vigo2006) LaecuacióndeBraggparadifraccióndeRXporestructurascristalinases: n=ordendedifracció n d=distanciainterplanar nλ=2dsenθ λ=longituddeondadeRX θ=á ngulodelosRXconelcristal Sustituyendo: d= 2·0,141nm =0,153nm 2·sen67,0° Larespuestacorrectaeslaa. 1.111. El níquel cristaliza en una red cúbica centrada en las caras y su densidad es 8,94 g/ a20°C.¿Cuáleslalongituddelaaristadelaceldaunidad? a)340pm b)352pm c)372pm d)361pm e)392pm (O.Q.N.Vigo2006) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 59 Según se observa en la figura, una red cúbica centradaenlascarascontiene4átomos: 1 1 8á t.(vé rtice)+ 6á t.(cara)=4á tomos 2 8 También se puede observar, que la diagonal de unacaradelcubo(D)estáintegradaporcuatro radiosatómicos. Relacionandomasa,átomosydensidaddelmetalseobtienevolumendelaceldaunidad: 1mol 4á tomos 1cm 58,71g =6,757·10 mol 6,022·10 á tomos cubo 8,94g cm cubo Apartirdelvolumensepuedeobtenerlaaristadelcubod: 3 3 d=√Vd= 6,757·10 3,52·10 cm 1m cm =3,52·10 cm 10 pm =352pm 10 cm 1m Larespuestacorrectaeslab. 1.112. Clasifique las siguientes sustancias iónicas en orden creciente de energía de red: , , . a) < < b) < < c) < < d) < < e) < < (O.Q.N.Vigo2006) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,sonlasmismasenlastressustancias(+2y‐1). Respecto a los radios iónicos, son más grandes en CaCl con elementos del cuarto y tercer periodo, más pequeños en MgF2 con elementos del tercero y segundo periodo, y finalmente,intermediosenMgCl dondeamboselementospertenecenaltercerperiodo. Teniendo en cuenta lo dicho, las energías reticulares (kJ/mol) deben tener el siguiente ordencreciente: (–2223)< Larespuestacorrectaeslac. (–2526)< (–2957) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 60 1.113. De las siguientes afirmaciones, todas ciertas, ¿cuál tendría su explicación en la existenciadeenlacesdepuentesdehidrógeno? a)Eletanotieneelpuntodeebulliciónsuperioralmetano. b)ElpuntodeebullicióndelCOesligeramentesuperioraldel . c)El tienepuntodeebulliciónsuperioraldel . d)Elpuntodeebullicióndeletanolessuperioraldeléteretílico. (O.Q.L.Murcia2006) El enlace de hidrógeno o por puentes de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Eletanol( )síformaenlaceporpuentesdehidrógenoyaqueposeeunátomo dehidrógenounidoaunelementomuyelectronegativo(oxígeno). )noformaenlaceporpuentesdehidrógenoyaquenoposee Eléteretílico( unátomodehidrógenounidoaunelementomuyelectronegativo(oxígeno). Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensas(enlaceporpuentesdehidrógeno). Larespuestacorrectaeslad. 1.114.¿Cuáldelassiguientessustanciasconducelaelectricidadenestadosólido? a)MgO b)NaCl c) d)C(grafito) (O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.LaRioja2012) Los sólidos iónicos como MgO y NaCl, no conducen la corriente eléctrica en estado sólido.Solopresentanconductividadeléctricacuandoselesfundeodisuelveenagua,ya quemedianteestasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosioneslo quepermiteelpasodeloselectronesatravésdelosmismos. , forman una red en la que los átomos de Los sólidos covalentes reticulares como silicioseunendeformacovalenteacuatroátomosdeoxígenoloquenopermiteelpasode loselectronesatravésdelamismaenningúntipodeestadodeagregación. En los sólidos atómicos reticulares como C(grafito), los átomos de carbono se encuentranunidosmediantefuertesenlacescovalentesconunadisposicióntriangular,de formaqueseconstituyeunsólidoatómicocristalino.Enestaestructuraexistenelectrones deslocalizadosquepermitenelpasodelacorrienteeléctricaatravésdelamisma. Larespuestacorrectaeslad. (EnlaRioja2012sereemplazanMgOyNaClporCaOyKCl). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 61 1.115.Parafundirunodelassiguientessustanciasesnecesariovencerlasfuerzasdebidasal enlacecovalente.Indicadequésustanciasetrata: a)C(diamante) b) c)Zn d) (O.Q.L.Murcia2006) En los sólidos atómicos reticulares como C(diamante), los átomos de carbono se encuentranunidosmediantefuertesenlacescovalentesconunadisposicióntetraédrica, deformaqueseconstituyeunsólidoatómicocristalino. Larespuestacorrectaeslaa. 1.116.¿Cuáldelassiguientessustanciaspresentamayortemperaturadefusión? a) b) c)HCl d)CsBr (O.Q.L.Murcia2006) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. esunasustanciaquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustancia a)Falso. polar forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusióntambiénesbajo. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas b) Falso. intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London. Por esto, tiene unpuntodefusiónmuybajo. c) Falso. HCl es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que presenta momento dipolar permanente por lo que existen fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo. Además,tambiénpresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto, elpuntodefusióndelclorurodehidrógenoesbajo. d) Verdadero. CsBr es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia de las anteriores,formaredescristalinasiónicasmuydifícilesderomper.Estassustanciasson sólidas a temperatura ambiente, por lo que tienen un elevado punto de fusión, mucho mayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: (90,7)<HCl(161)< (273)<CsBr(909) Larespuestacorrectaeslad. (Cuestión similar a la propuesta en Navacerrada 1996 reemplazando CH OH y NaCl por H OyCsBr,respectivamente). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 62 1.117.Losdióxidosdecarbono,azufreysiliciotienenfórmulasempíricasanálogas.Apresión atmosférica, el sublima a –78 °C, el hierve a –10 °C y el funde a 1600 °C. Teniendoencuentaestoshechos,indicalaproposicióncorrecta: a) El y forman sólidos moleculares y su diferente comportamiento se debe a la diferenciaenlosmomentosdipolaresdesusmoléculas. b)Lostresóxidosformanredescovalentes. c)Enestadosólido,el esmolecular,el y formanredescovalentes. d)Elelevadopuntodefusióndel seexplicaporqueelmomentodipolardesusmoléculas esmuygrande. (O.Q.L.Baleares2006) esunasustanciaquetienenenlacecovalentenopolaryformamoléculasgaseosas atemperaturaambiente.PresentafuerzasintermolecularesdedispersióndeLondonque hacenqueenlascondicionesadecuadasformeunsólidomolecular. esunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroquepresentamomentodipolar permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, también presenta fuerzas intermoleculares de dispersión de London. Ambos tipos de fuerzashacenqueenlascondicionesadecuadasformeunsólidomolecular. esunasustanciaenlaquecadaátomodesilicioseuneacuatroátomosdeoxígeno medianteunenlacecovalentedeformaqueatemperaturaambienteseformeunsólido cristalinoquesellamaredcovalente. Larespuestacorrectaeslaa. 1.118. ¿Cuál de los siguientes hidrocarburos alifáticos tendrá un punto de ebullición más bajo? a)Metano b)Etano c)Propano d)Lassustanciasanterioresnosonhidrocarburosalifáticos. (O.Q.L.Baleares2006) Los hidrocarburos alifáticos son compuestos moleculares con enlace covalente no polar. Lasfuerzasqueexistenentrelasmoléculasdehidrocarburosonfuerzasintermoleculares devanderWaalsconocidascomofuerzasdedispersióndeLondon.Laintensidaddelas mismasaumentaconelvolumenatómicoyelpesomolecular,factoresquehacenquelas sustanciasseanmáspolarizables.Porestemotivo,latemperaturadeebulliciónmásbajale correspondealmetano. Larespuestacorrectaeslaa. 1.119.Paradisolver enalcoholsedebenromper: a)Enlacesiónicos b)Enlacescovalentes c)FuerzasdevanderWaals d)Enlacesdehidrógeno (O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2011) El (s)esunasustanciaquetieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzas de dispersión de London por lo que se disolverá en un disolvente no polar rompiendo estetipodefuerzas. Elalcohol(etanol)C H OHesunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroqueademás presentaun enlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodos losenlacesintermoleculares.Esteenlaceseformacuandounátomodehidrógenoquese CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 63 encuentra unido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Lasmoléculasdealcoholpresentandipolospermanentesporloquefrentealasmoléculas no polares de I , inducirán en estas un dipolo de forma que existirán interacciones dipolopermanente‐dipoloinducido(fuerzasdevanderWaals). Larespuestacorrectaeslac. 1.120.UnelementoAdenúmeroatómico12secombinaformandounenlaceiónicoconotro Bdenúmeroatómico17.Lafórmuladelcompuestoiónicoformadoes: a)AB b) c) d) (O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011) ElelementoAtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s porloquesetrata deunelementodelgrupo2.Elvalorden=3indicaqueeselmagnesio.Tienetendenciaa cederdoselectronesyformarelionMg . ElelementoBtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porloquese tratadeunelementodelgrupo17.Elvalorden=3indicaqueeselcloro.Tienetendencia acaptarunelectrónyformarelionCl . ParacumplirconlacondicióndeelectroneutralidadsecombinandosátomosdeB(cloro) conunátomodeA(magnesio)porloquelafórmulamásprobabledelcompuestoformado conenlacepredominantementeiónico. poramboses Larespuestacorrectaeslab. 1.121.¿Cuáldelassiguientespropiedadescorrespondealdiamante? a)Tieneunpuntodeebulliciónbajoyessolubleenbenceno. b)Essolubleenaguayconducelaelectricidad. c)Noessolubleenaguaytieneunpuntodeebulliciónelevado. d)Esfrágilyblando. (O.Q.L.Asturias2006) Eldiamanteesunsólidomolecularoreticularquepresentaunaestructurareticularen la que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro átomos formando tetraedrosunidosentresí. Los enlaces entre átomos de carbono son muy fuertes por lo que se forma una red cristalinaatemperaturaambientequesoloserompeatemperaturassuperioresa3500K. Cualquiertipodedisolventeesincapazderomperdichared. Eslasustanciamásduradelanaturaleza. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 64 1.122.Elcesioestáalaizquierdaenlatablaperiódicayelcloroaladerecha,loqueimplica queseafalso: a)Elclorurodecesioesunsólidoiónico. b)Elclorodelclorurodecesioesunanión. c)Elradiodelcesiodelcompuestoyeldelcesiocomoelementoquímicosondiferentes. d)Latemperaturadefusióndelcompuestoquímicohadeserbajo. (O.Q.L.CastillayLeón2006) a) Verdadero. El CsCl es una sustancia con enlace predominantemente iónico que forma redesiónicassólidasatemperaturaambiente. b)Verdadero.Elcloroqueseformaelcompuestoeselioncloruro,Cl . c)Verdadero.ElcesioqueseformaelcompuestoeselionCs quetieneunradiomucho menorqueeldelátomodecesio. d) Falso. El CsCl presenta un elevado punto de fusión debido a las intensas fuerzas de atracciónexistentesentrelosiones. Larespuestacorrectaeslad. 1.123.Solounadelasafirmacionessiguientesescierta: a)Elaniónbromurotieneunradiomenorqueeldelátomodebromo. b)Uncompuestoquímicoiónicotienegrandesposibilidadesdesersolubleenagua. c)Elaguaeslíquidaporquesetratadeuncompuestoquímicocovalente. d)Launiónentredosátomosdesodioesdetipocovalente. (O.Q.L.CastillayLeón2006) a)Falso.Elionbromuro,Br ,tieneunelectrónmasqueelátomodebromo.Alaumentar el número de electrones aumenta la constante de apantallamiento y disminuye la carga nuclear efectiva, lo que hace que la fuerza de atracción del núcleo sobre el electrón más externo sea menor. Por tanto, el radio del anión bromuro es mayor que el del átomo de bromo. b) Cierto. Los compuestos iónicos presentan elevada solubilidad en agua ya que las fuerzasdeatracciónregidasporlaleydeCoulombsehacenmuchomáspequeñasenagua debidoaquelaconstantedieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). c) Falso. El agua es líquida debido a la existencia de enlaces de hidrógeno entre las moléculasdeagua. d) Falso. El sodio tiene un único electrón en la capa de valencia, por tanto mediante la unióndosátomosdesodiodeformacovalentenoconsiguenamboscompletarsuocteto. Larespuestacorrectaeslab. 1.124.Delasafirmacionessiguientesindiquelaqueesfalsa: a)Paraelácidonítricoelnúmerodeoxidacióndelnitrógenoes+5. b)Elionamoniodelsulfatodeamonioesuncatiónmonovalente. c)Elioncloruropresentamenorradioqueelátomodecloro. d)Lasmoléculasconenlacecovalentesonmalasconductorasdelaelectricidad. (O.Q.L.CastillayLeón2006) a)Verdadero.SabiendoquelosnúmerosdeoxidacióndelHyOson,respectivamente,+1y –2,yqueenuncompuestolasumadelosnúmerosdeoxidacióndeloselementosquelo integranes0,paraelHNO sepuedeplantearlasiguienteecuación: +1 +x+3 –2 =0x=+5 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 65 b)Verdadero.Elionamonio,NH ,esunionconcarga+1. c)Falso.Elioncloruro,Cl ,tieneunradiomuchomayorqueeldelátomodecloro,yaque altenerunelectrónmásaumentalaconstantedeapantallamientoporloquedisminuyela carganuclearefectivayconellolaatracciónnuclear. d) Verdadero. Las moléculas con enlace covalente no permiten el paso de los electrones porellasloquelashacemalasconductorasdelaelectricidad. Larespuestacorrectaeslac. 1.125.Indiquecuáldelassiguientesespeciesesdiamagnética: a)NO b) c) d) e) (O.Q.N.Córdoba2007)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) Unaespecieesdiamagnéticasinopresentaelectronesdesapareados.Estassustanciasno interaccionanconuncampomagnético. a) Falso. En la distribución de electrones en los orbitales molecularesparamoléculadeNOse observa que presenta electrones despareados por lo que se trata de unaespeciePARAMAGNÉTICA. b) Falso. En la distribución de electrones en los orbitales molecularesparamoléculadeO2 se observa que presenta electrones despareados por lo que se trata de unaespeciePARAMAGNÉTICA. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 66 c) Falso. En la distribución de electrones en los orbitales moleculares para especie O+2 se observa que presenta electrones despareados por lo que se trata de unaespeciePARAMAGNÉTICA. d) Falso. En la distribución de electrones en los orbitales moleculares para especie O‒2 se observa que presenta electrones desapareadosporloquesetratade unaespeciePARAMAGNÉTICA. e)Verdadero.Enladistribuciónde electrones en los orbitales moleculares para especie O2‒ 2 se observa que no presenta electrones despareados por lo que se trata de unaespecieDIAMAGNÉTICA. Larespuestacorrectaeslae. 1.126.Indiquecuálesdelossiguientescompuestossongasesatemperaturaambientey1atm depresión: 1)HCl2) 3) 4)KCl5) a)2y5 b)2,3y5 c)1,2y5 d)1,2y4 e)1,3y5 (O.Q.N.Córdoba2007) 1) HCl es una sustancia que tiene enlace covalente polar que presenta enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo, aunque a temperatura ambiente sus moléculas estánenestadogaseoso. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 67 2) es una sustancia que tienen enlace covalente no polar y forma moléculas gaseosasatemperaturaambiente. 3) es una sustancia que tiene enlace iónico y sus iones se mantienen unidos por intensas fuerzas colombianas que hacen que a temperatura ambiente forme una red iónicasólida. 4) es una sustancia que tiene enlace covalente covalente no polar y enlace intermolecular por fuerzas de dispersión de London tan fuerte que a temperatura ambientesusmoléculasestánenestadosólido. es una sustancia que tiene enlace covalente polar, que presenta enlace 5) intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, aunque a temperatura ambiente sus moléculasestánenestadogaseoso. Larespuestacorrectaeslac. 1.127.Paralossiguientescompuestos,HF,HCl,HBryHI¿Quérespuestatieneloscompuestos ordenadosporvaloresdecrecientesdepuntosdeebullición? a)HBr>HI>HCl>HF b)HI>HBr>HF>HCl c)HI>HBr>HCl>HF d)HF>HI>HBr>HCl e)HF>HCl>HBr>HI (O.Q.N.Córdoba2007)(O.Q.L.Galicia2012)(O.Q.L.Madrid2012) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición le corresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles. Lascuatromoléculastienenenlacecovalentepolarypresentanenlacesintermoleculares deltipodipolo‐dipoloyfuerzasdedispersióndeLondon.Noobstante,elHFpresenta, además,enlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógenoporloquelecorrespondela temperaturadeebulliciónmásalta. Delostrescompuestosrestantes,lasfuerzasdedispersióndeLondonsonmásintensas amedidaquecreceelvolumendelamolécula. Losvaloresdelospuntosdeebullición(K)decrecientesencontradosenlabibliografíason: HF(290)>HI(237,7)>HBr(206,8)>HCl(188) Larespuestacorrectaeslad. (EnGalicia2012yMadrid2012sepreguntacuáltienepuntodeebulliciónmásbajo). 1.128. ¿Cuál de las siguientes sustancias conducirá la corriente eléctrica tanto en estado sólidocomolíquido? a)Sodio b)Fluorurodelitio c)Sulfurodeamonio d)Dióxidodesilicio (O.Q.L.Murcia2007) En los sólidos metálicos comoNa, los átomos de sodio se encuentran unidos mediante fuertesenlacesdeformaqueseconstituyeredformadaporcationesmetálicosrodeados deunmardeelectrones.Cuandosefundeesared,loscationesmantienenlatendenciaa CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 68 seguir rodeados por los electrones. En esta estructura existe un mar de electrones deslocalizadosquepermitenelpasodelacorrienteeléctricaatravésdelamisma. Los sólidos iónicos como LiF, no conducen la corriente eléctrica en estado sólido. Solo presentanconductividadeléctricacuandoselesfundeodisuelveenagua,yaquemediante estasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloquepermiteel pasodeloselectronesatravésdelosmismos. Lossólidosmolecularescomo deestadodeagregación. ,noconducenlacorrienteeléctricaenningúntipo Los sólidos covalentes reticulares como ningúntipodeestadodeagregación. , no conducen la corriente eléctrica en Larespuestacorrectaeslaa. 1.129. Las partículas constituyentes y las fuerzas de enlace que las unen definen las característicasyeltipodesustanciaqueesposibleencontraranuestroalrededor.Así: a)LasfuerzasdevanderWaalsdanlugarasustanciasdebajopuntodefusión. b)Lassustanciasconstituidasporionessonblandas. c)Lassustanciasllamadasmetálicasestánformadaspormoléculas. d)Lassustanciasllamadasmolecularesconducenmuybienlaelectricidad. (O.Q.L.Murcia2007) a) Verdadero. Las fuerzas de van der Waals son enlaces intermoleculares débiles, por tanto,lassustanciasquelosposeennecesitanpocaenergíaparaquesusmoléculaspuedan romperestosenlacesyescaparaotrafase,esporello,quelospuntosdefusióndebenser bajos. b)Falso.Siestánconstituidosporionesdediferentecargaformanredescristalinasiónicas quesondurasyaquelosenlacesentreestossonfuertes. c) Falso. En los metales los átomos se encuentran unidos mediante fuertes enlaces de formaqueseconstituyeredcristalinaformadaporcationesmetálicosrodeadosdeunmar deelectrones. d)Falso.Lossólidosmolecularesnoconducenlacorrienteeléctricayaquenopresentan ensuestructuraelectronesdeslocalizadosquesepuedanmoverlamisma. Larespuestacorrectaeslaa. 1.130.DosátomosXeYtienenlasconfiguracioneselectrónicas: X1 2 2 3 3 Y1 2 2 elcompuestomásprobableaformarentreellosserá: a)Iónico,confórmula . b)Iónico,confórmula . c)Covalente,confórmula . d)Covalente,confórmula . 3 3 (O.Q.L.Murcia2007) ElátomoXtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porloquesetrata deunelementodelgrupo14.Elvalorden=3indicaqueeselsilicio. ElátomoYtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porloquesetrata deunelementodelgrupo17.Elvalorden=3indicaqueeselcloro. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 69 Amboselementostienen4y7electronesdevalencia,respectivamente,porloqueninguno de ellos tiene tendencia a ceder electrones. Por este motivo el compuesto formado por ambostienecaráctercovalente. Para cumplir con la condición de electroneutralidad se combina un átomo de X (silicio) concuatroátomosdeY(cloro)porloquelafórmulamásprobabledelcompuestoformado ( ). poramboses Larespuestacorrectaeslac. 1.131.Elaguaseevaporamásrápidamentea90°Cquea45°C,debidoaque: a)Atemperaturaelevadalasmoléculasestánmásseparadasentresí. b)Atemperaturaelevadalasmoléculasposeenmayorenergíapotencial. c) Al aumentar la temperatura disminuye la intensidad de las fuerzas atractivas intermoleculares. d)Elproceso (l) (g)esexotérmico. (O.Q.L.Murcia2007) a‐b)Falso.Sielaguapermaneceenestadolíquidolasmoléculasaumentansuvelocidady suenergíacinéticaalhacerlolatemperatura. c) Verdadero. Las fuerzas atractivas intermoleculares de orientación, que se dan entre dipolos permanentes, como es el caso del agua, son inversamente proporcionales a la temperatura. En una primera aproximación, la energía potencial de atracción entre dos moléculasdeltipodipolo‐dipoloes: E=– 2μ μ 3r6 kT dondeμ yμ sonlosmomentosdipolaresdelasmoléculasqueinteraccionan,que,eneste caso,sonigualesyresladistanciaentremoléculas. d)Falso.Elprocesodevaporizacióndelaguaesendotérmico,yaquesedebenromperlas fuerzasintermolecularesdeenlacesdehidrógenoquemantienenunidasalasmoléculas. Larespuestacorrectaeslac. 1.132.Eneldiagramadelatablaperiódicaseindicanalgunoselementoscuyasletrasnose corresponden con las de sus símbolos. Con respecto a estos elementos, indique cuál de las siguientesafirmacionesescorrecta: a)QyJformanelcompuestodemayorcarácteriónico. b)XyJformanelcompuestodemayorcarácteriónico. c)RyTformanelcompuestodemayorcaráctercovalente. d)RyJformanelcompuestodemayorcaráctercovalente. (O.Q.L.Murcia2007) Deacuerdoconlasituaciónenelsistemaperiódico: LoselementosXyQpertenecenalgrupo1:XesLi(litio)yQesK(potasio). ElelementoYpertenecealgrupo2:YesBe(berilio). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 70 ElelementoRpertenecealgrupo5:ResV(vanadio). ElelementoTpertenecealgrupo16:TesS(azufre). ElelementoJpertenecealgrupo17:JesF(flúor). LaelectronegatividaddentrodeunperiodoaumentaconformeaumentalacarganuclearZ del elemento, y dentro de un grupo, aumenta conforme disminuye el número de capas electrónicasndelelemento. Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto QJ(KF) XJ(LiF) RT (V2 S5 ) RJ (VF5 ) Δχ 3,98 – 0,82 =3,16 3,98 – 0,98 =3,00 2,58 – 1,63 =0,95 3,98 – 1,63 =2,41 Enlacepredominante iónico iónico covalente iónico El carácter iónico parcial de un enlace depende de la diferencia de electronegatividad existente entre los elementos que se enlazan. Conforme esta diferencia se hace mayor aumenta el carácter iónico del compuesto. El mayor porcentaje de carácter iónico le correspondealQJ(KF). Larespuestacorrectaeslaa. 1.133.Loscompuestosiónicos: a)Sonmuyvolátilesatemperaturaambiente. b)Sonbuenosconductoresdelacorrienteeléctricaatemperaturaambiente. c)Tienenunpuntodefusiónelevado. d)Sonpocosolublesendisolventespolarespuros. (O.Q.L.Baleares2007) a) Falso. Las elevadas energías reticulares de los compuestos iónicos determinan que resulte muy difícil romper las redes cristalinas por lo que estos tienen elevadas temperaturasdefusiónysonsólidosatemperaturaambiente. b)Falso.Loscompuestosiónicosnoconducenlacorrienteeléctricaenestadosólido.Solo presentanconductividadeléctricacuandoselesfundeodisuelveenagua,yaquemediante estasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloquepermiteel pasodeloselectronesatravésdelosmismos. c) Verdadero. Las elevadas energías reticulares de los compuestos iónicos determinan que resulte muy difícil romper las redes cristalinas, por lo que estos tienen elevadas temperaturasdefusión. d) Falso. Los compuestos iónicos son muy solubles en disolventes muy polares como el agua. Esto se debe a que las fuerzas de atracción regidas por la ley de Coulomb que mantienenunidosalosionesqueformanlaredcristalinasehacenmuchomáspequeñas enaguadebidoaquelaconstantedieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 71 1.134. Dadas las especies químicas siguientes, indica cuál conduce la corriente eléctrica en esascondiciones: a)Clorurodesodioañadidoenunrecipientequecontienebenceno. b)Dióxidodesiliciosólido. c)Bromurodepotasioañadidoenunrecipientequecontieneagua. d)Cerasólidaañadidaenunrecipientequecontieneaguadestilada. (O.Q.L.CastillayLeón2007) a)Falso.ElNaClesuncompuestoiónicoqueformaunaredcristalinasólidaatemperatura ambiente.Noesposibledisolverloenbenceno,disolventenopolar.Alnoromperselared los iones no quedan libres y la corriente eléctrica no puede atravesar dicha mezcla heterogénea. b) Falso. El SiO es un compuesto covalente que forma una red cristalina sólida a temperaturaambiente.Estaestructuranopresentaelectronesdeslocalizadosporloquela corrienteeléctricanopuedeatravesarla. c) Verdadero. El KBr es un compuesto iónico que forma una red cristalina sólida a temperaturaambiente.Cuandoserompelaredaldisolverenaguaestasustancialosiones quedanlibresypermitenelpasodeloselectronesatravésdeellos. d)Falso.Lascerasson,generalmente,hidrocarburossaturadosdeelevadopesomolecular. Los hidrocarburos presentan enlace covalente no polar y no se disuelven en agua. La corrienteeléctricanopuedeatravesardichamezclaheterogénea. Larespuestacorrectaeslac. 1.135.Cuandoaumentalatemperaturadeunsólido: a)Disminuyeelvolumen b)Aumentaladensidad c)Disminuyeladensidad d)Aumentalamasa (O.Q.L.CastillayLeón2007) Cuando se aumenta la temperatura de un sólido, este se dilata y aumenta su volumen, portanto,disminuyeladensidad. Larespuestacorrectaeslac. 1.136.Enunodeloscompuestosqueseproponen,elcomportamientocomocompuestoiónico esmásacusadoqueenelresto.Indicacuáldeelloses: a) b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2007) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto CCl SbCl CaCl SnCl Δχ 3,16 – 2,55=0,61 3,16 – 2,05=1,11 3,16 – 1,00=2,16 3,16 – 1,96=1,20 Enlacepredominante covalente covalente iónico covalente CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 72 Larespuestacorrectaeslac. 1.137.¿Cuáleslafuerzaintermolecularpredominanteenel a)Enlacedehidrógeno b)Iónica c)Dipolo‐dipolo d)DispersióndeLondon ? (O.Q.L.Madrid2007) LaestructuradeLewisdel es: De acuerdo con el modelo RPECV el BF es una sustancia cuyadistribucióndeligandosyparesdeelectronessolitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AX a la quecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesu disposiciónygeometríaesTRIANGULAR. Como el flúor ( = 3,98) es más electronegativo que el boro ( = 2,04) los enlaces son polares y con esa geometría la resultante de los vectores momento dipolar es nula y la moléculaesNOPOLAR.Lasúnicasfuerzasintermolecularesposiblesenunasustanciaque nopresentamomentodipolarpermanentesonlasfuerzasdedispersióndeLondon. Larespuestacorrectaeslad. 1.138.Indicalaproposicióncierta: a)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconductividaddeunmetal. b)Losmetalessonsólidoscuyosátomosseunenporenlacecovalenteaportandocadaátomo unelectrón. c)Silasmoléculasde seunenenelestadosólidolohacenporfuerzasdevanderWaals. d)Lossólidosiónicosconducenlacorrienteeléctricaaltenerlosionesenposicionesfijas. (O.Q.L.CastillayLeón2007) a) Falso. Un conductor metálico es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica disminuyealaumentarlatemperatura. b)Falso.Losmetalesformanunaestructurareticularenlaquelosnudosdelaredestán ocupados por cationes rodeados de un “mar de electrones”. Las fuerzas culombianas existentes entre los cationes y los electrones son las que mantienen unidas a todas las partículasqueformanared. es una sustancia que tienen enlace covalente no polar y forma c) Verdadero. moléculasgaseosasatemperaturaambiente.Presentafuerzasintermolecularesdevander Waals conocidas como fuerzas de dispersión de London que hacen que en las condicionesadecuadasformeunsólidomolecular. d)Falso.Loscompuestosiónicosformanredescristalinasyatemperaturaambienteson sólidos. Esto determina que no conduzcan la corriente eléctrica porque todos sus electronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentar la temperatura, los iones quedan libres y permiten el paso de los electrones a través de ellos,luegoenestadolíquidosíconducenlacorrienteeléctrica. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 73 1.139. Las siguientes reacciones están implicadas en el ciclo de Born‐Haber para el NaCl. ¿Cuálocuálesseránexotérmicas? 1)Na(s)Na(g) 2) (g)2Cl(g) 3)Cl(g)+ (g) 4)Na(g) (g)+ 5) (g)NaCl(s) (g)+ a)3 b)3y5 c)2y3 d)1y2 (O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) Laetapa1correspondealasublimacióndelsodio,unprocesoendotérmico,yaquese debe absorber energía para romper los enlaces que mantienen unidos a los átomos de sodioenlaredmetálica. La etapa 2 corresponde a la disociación de la molécula de cloro, un proceso endotérmico, ya que se debe absorber energía para romper el enlace que mantiene unidosalosátomosdecloro. Laetapa3correspondealaafinidadelectrónicadelcloro,unprocesoexotérmico,ya quesedesprendeenergíacuandoelátomodeclorocaptaunelectrón. Laetapa 4correspondealaionizacióndelsodio,unprocesoendotérmico,yaquese debeabsorberenergíaparaarrancarelelectrónmásexternodelátomo. Laetapa5correspondealaformacióndelareddeclorurodesodioylaenergíaasociada alamismaeslaenergíareticular,queeslaenergíaquesedesprendecuandoseformaun moldesustanciacristalinaiónicaapartirdeloscorrespondientesionesenestadogaseoso, portanto,setratadeunprocesoexotérmico. Larespuestacorrectaeslab. 1.140.Paralossiguientesóxidosquetienenlamismaestequiometría: laproposicióncorrecta: a)Lostresóxidostienenpropiedadesbásicas. b)Lostresóxidosformansólidosmoleculares. c)El formaunsólidoderedcovalente. d)Lamoléculade tieneformalineal. , , ,señala (O.Q.L.Madrid2007) a)Falso.Losóxidosconesaestequiometríatienenpropiedadesácidas. b)Falso. esunasustanciaquetienenenlace covalente no polar y forma moléculas gaseosas a temperatura ambiente. Presenta fuerzas intermoleculares de dispersión de Londonquehacenqueenlascondicionesadecuadasformeunsólidomolecular. esunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroquepresentamomentodipolar permanenteporloqueexistenfuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo.Además, también presenta fuerzas intermoleculares de dispersión de London. Ambos tipos de fuerzashacenqueenlascondicionesadecuadasformeunsólidomolecular. esunasustanciaenlaquecadaátomodesilicioseunemedianteun c)Verdadero. fuerte enlace covalente a cuatro átomos de oxígeno lo que hace que a temperatura ambienteformeunsólidoderedcovalente. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) d)Falso.LaestructuradeLewisdel 74 es: De acuerdo con el modelo RPECV el SO es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición es triangular y su geometría es ANGULAR. Larespuestacorrectaeslac. 1.141.Lossólidosiónicossecaracterizanpor. a)Quesusdisolucionesacuosascontienenmoléculas. b)Tenerbajospuntosdefusión. c)Serbuenosconductoresdelacorrienteeléctricatantoenestadosólidocomofundido. d)Serduros,quebradizosysolublesenagua. (O.Q.L.Baleares2007) Lascaracterísticasprincipalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoson: Presentanelevadospuntosdefusiónydeebullicióndebidoalasintensasfuerzasde atracciónexistentesentrelosiones. Elevadadurezadebidoalagrancantidaddeenlacesquehayqueromperpararayarlos cristales,estadurezaaumentaconlaenergíareticular. Sonfrágiles,esdecir,serompenfácilmentecuandosepretendedeformarlos.Larazón estriba en que aparecen fuerzas repulsivas al enfrentarse iones del mismo signo en las pequeñasdislocaciones. Sonrígidos,ofrecenpocadilatacióndebidoalaintensidaddelasfuerzasatractivas. Sonmalosconductoresdelacorrienteeléctrica,yaque,loselectronesseencuentran fuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosenpuntosdelared. Presentan elevadasolubilidadenaguaya quelas fuerzasde atracciónregidasporla ley de Coulomb se hacen mucho más pequeñas en agua debido a que la constante dieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). Larespuestacorrectaeslad. 1.142.Ordenalossiguientessólidosiónicossegúnsuenergíareticularsuponiendoquetienen elmismovalordelaconstantedeMadelung: 1)KBr,2)CaO,3)CsBr,4) . a)1<3<4<2 b)3<1<4<2 c)3<1<2<4 d)1<3<2<4 e)4<1<3<2 (O.Q.L.Valencia2008)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.N.Valencia2011) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) U=–1,39·10 75 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,sonlasmismasenKBryCsBr(+1y–1),enelCaCl2(+2y–1)yen elCaO(+2y–2). Respectoalosradiosiónicos,sonmásgrandesenCsBryKBryaqueincluyeelementos delsextoyquintoperiodo(CsBr)ycuartoyquintoperiodo(KBr).Acontinuación,CaCl conelementosdelcuartoytercerperiodoy,finalmente,menoresenelCaOconelementos delcuartoperiodoysegundoperiodo. Teniendo en cuenta lo dicho, las energías reticulares (kJ/mol) deben tener el siguiente ordencreciente: CsBr(–632)<KBr(–671)< (–2223)<CaO(–3414) Larespuestacorrectaeslab. 1.143.Unacuriosapropiedaddelplatinoesque: a)Sedisuelveenaguafría,peronoenaguacaliente. b)Encontactoconelaguabrilladeformaespecial(relámpagodeplatino). c)Encontactoconelagualadescompone,liberandohidrógeno. d)Puederetenerhidrógenoengrandescantidades. (O.Q.L.Murcia2008) Los metales del grupo del platino (Ni, Pd y Pt) no son solubles en agua fría ni en agua caliente,nidescomponenalaguacondesprendimientodehidrógeno.Sinembargo,tienen la propiedad de ocluir o adsorber hidrógeno. Lo hacen tanto cuando están en forma compacta,finamentedividido(esponja)odisolucióncoloidal. Larespuestacorrectaeslad. 1.144.¿Quéeselacerocomún? a)Unaaleacióndehierroconcarbono. b)Unaaleacióndehierroconotrosmetales. c)Unaaleacióndehierroconcobre. d)Hierrotratadoparahacerlomásdúctil. (O.Q.L.Murcia2008) Elaceroesunaaleacióndehierroconpequeñascantidadesdecarbono(hastael1,5%). Si se añaden a la aleación elementos como Cr, Ni, Mn, V, Mo y W, se pueden conseguir acerosconpropiedadesespeciales. Larespuestacorrectaeslaa. 1.145.¿Cuáleselordendeenlacedelamoléculade a)2 b)3 c)2,5 d)6 ? (O.Q.L.Murcia2008) A la vista de los diagramas de niveles energía de los orbitales moleculares de las respectivasmoléculassedefineelordendeenlacedelamoléculacomo: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) ordendeenlace= 76 1 1 #electrones #electrones = 102 =3 2 enOMdeenlace enOMdeantienlace 2 Larespuestacorrectaeslab. 1.146. Indica cuál (cuáles) de los siguiente (s) compuesto (s) pueden formar enlace de hidrógeno:metanol,etilamina,etano,propanona. a)Metanolyetilamina b)Propanonaymetanol c)Metanol d)Etano (O.Q.L.Baleares2008) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. La propanona o acetona (CH −CO−CH ) y el etano (CH −CH ) no poseen átomos de hidrógenounidosaunelementomuyelectronegativo,porloquenopuedendarestetipo deenlace. )ylaetilamina( − − )síposeenunátomodehidrógeno Elmetanol( unido a un elemento muy electronegativo como el oxígeno y el nitrógeno, respectivamente,porloquepuedendarestetipodeenlace. Larespuestacorrectaeslaa. 1.147.Paralassustanciasindicadasacontinuación: HCl(g); (l);KCl(s); (l); (g)y (g); cuálesdelassiguientesafirmacionessoncorrectas: 1.LasmoléculasHCl(g)y (l)sonpolares 2.EnloscristalesdeKCl(s)hayiones 3.Lasmoléculas (l)y (g)sonpolares 4.Existemásdeunasustanciadefórmula a)1,2y4 b)2y4 c)1y2 d)1y3 (O.Q.L.Baleares2008) 1)Verdadero. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 77 LaestructuradeLewisdelHCles: Según el modelo RPECV el HCl es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAXE ala quecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesu disposición es tetraédrica y su geometría es LINEAL ya que solohaydosátomos. Comoelcloro(=3,16)esmáselectronegativoqueelhidrógeno(=2,20)elenlacees polary,portanto,lamoléculaesPOLAR. LaestructuradeLewisdel es: Según el modelo RPECV el H O es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX E ala quecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesu disposición es tetraédrica y su geometría es ANGULAR ya quesolohaydosátomos. Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelhidrógeno(=2,20)existendos dipolosdirigidoshaciaoxígeno,HO.Conesageometríalaresultantedeambosvectores noesnulay,portanto,lamoléculaesPOLAR. 2.Verdadero.ElKCles unasustanciaquetiene enlaceiónicoyforma unaredcristalina sólidaatemperaturaambiente.Estaestructuraestáformadaporiones. 3.Falso.Lamoléculade LaestructuradeLewisdel noespolaryaqueestáintegradapordosátomosidénticos. es: Según el modelo RPECV el CH es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AX a la quecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesu disposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA. Como el carbono ( = 2,55) es más electronegativo que el hidrógeno ( = 2,20) existen cuatro dipolos dirigidos hacia carbono, H C. Con esa geometría la resultante de los vectoresesnulay,portanto,lamoléculaesNOPOLAR. 4. Verdadero. El es una sustancia orgánica que presenta isomería geométrica. Lasestructurasdelosdosisómerosposiblesson: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) cis‐dicloroeteno 78 trans‐dicloroeteno Larespuestacorrectaeslaa. 1.148. A temperatura ambiente el cloro es un gas, el bromo un líquido y el iodo un sólido, aunquetodassonsustanciascovalentesmoleculares.¿Aquésedebeestasdiferencias? a)Todossonlíquidosatemperaturaambiente. b)Porelaumentodelasfuerzasintermolecularesentredipolosinstantáneos. c)Porelaumentodelapolaridaddelasmoléculas. d)Todossongasesatemperaturaambiente. (O.Q.L.Baleares2008) Loselementospropuestossonhalógenos(F,Br,I)yformanmoléculasdiatómicas(F ,Br , I ). Entre estas existen fuerzas intermoleculares de dispersión de London, que son másintensasconformeaumentaeltamañodelamolécula,enestecasoeliodo( ),lo quehacequeseencuentreenestadosólidoatemperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslab. 1.149.Delassiguientesafirmaciones,entérminosgenerales,unaesfalsa: a)Lospuntosdefusióndelassustanciasinorgánicassonsuperioresalosdelasorgánicas. b)Lassustanciasinorgánicassonmásvolátilesquelasorgánicas. c) Es más fácil encontrar sustancias con enlace iónico en la química inorgánica que en la orgánica. d)Lassustanciasinorgánicassedisuelvenmejorenaguaquelasorgánicas. (O.Q.L.CastillayLeón2008) a) Verdadero. Las sustancias orgánicas suelen ser compuestos moleculares con enlace predominantementecovalente.Además,tienenenlacesintermolecularesdevanderWaals quesonfuerzasbastantedébilesqueprovocaquelastemperaturasdefusiónseanbajas. b) Falso. Las sustancias inorgánicas suelen ser, generalmente, compuestos iónicos que forman redes cristalinas sólidas a temperatura de ambiente. Los enlaces que mantienen unidasalaspartículasenlaredsonfuertes,estohacequelastemperaturasdeebullición seanelevadasy,portanto,pocovolátiles. c)Verdadero.Segúnsehacomentadoenlaspropuestasanteriores. d) Verdadero. Las sustancias inorgánicas suelen ser, generalmente, compuestos iónicos quetienenelevadapolaridadysedisuelvenbienendisolventespolarescomoelagua. Larespuestacorrectaeslab. 1.150.Elclorurodecesioesunsólidoiónicoyportanto: a)Suredlaformanionesyenestadosólidoesunbuenconductor. b)Presentabajospuntosdefusiónyebullición. c)Comoelcatiónespequeñoyalanióngrande,suíndicedecoordinaciónespequeño. d)Ningunadelasotraspropuestasesválida. (O.Q.L.CastillayLeón2008) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 79 El CsCl es una sustancia con enlace predominantemente iónico. Entre las características principalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoseencuentran: a) Falso. En estado sólido es un mal conductor de la corriente eléctrica, ya que, los electronesseencuentranfuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosen puntosdelared. b) Falso. Presenta elevados puntos de fusión y de ebullición debido a las intensas fuerzasdeatracciónexistentesentrelosiones. c)Falso.Loscompuestosiónicoscomoesteformadosporunanióngrande,Cl (181pm),y uncatióngrande,Na (169pm),tienenuníndicedecoordinaciónelevado(8:8). Larespuestacorrectaeslad. 1.151. Si una sustancia está constituida por moléculas independientes de baja masa molecular,tiene: a)Unpuntodeebulliciónalto b)Unpuntodefusiónbajo c)Elevadaconductividadeléctrica d)Elevadadensidad (O.Q.L.CastillayLeón2008) Las sustancias moleculares mantienen sus partículas unidas mediante fuerzas intermoleculares de van der Waals. Estos enlaces son bastante débiles por lo que las moléculas necesitan poco energía para romperlos y escapar de la estructura, por tanto, tienentemperaturasdefusiónbajas. Larespuestacorrectaeslab. 1.152.Indicacuálseríaelcompuestoenelqueestaríamásacusadoelenlaceiónico: a)LiCl b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2008) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto LiCl CaBr TiCl AsCl Δχ 3,16 – 0,98=2,18 2,96– 1,00=1,96 3,16 – 1,54=1,62 3,16 – 2,18=0,98 Enlacepredominante iónico covalente‐iónico covalente covalente Larespuestacorrectaeslaa. 1.153.¿Cuáldelossiguientescompuestostieneenlaceiónico? a) b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2008) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 80 Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto PCl NH SF Na O Δχ 3,16– 2,19=0,97 3,04– 2,20=0,84 3,98– 2,55=1,43 3,44– 093=2,51 Enlacepredominante covalente covalente covalente iónico Larespuestacorrectaeslad. 1.154.Delassiguientesproposicionesreferidasalossólidos,¿cuálescierta? a)Lossólidosmolecularesnuncasonsolublesenagua. b)Ladurezadelossólidosmetálicosessiempreelevada. c)Elcarburodesilicioyelcromosonsolublesendisolventespolares. d)ElKCltienemenorenergíareticularqueelCaO. (O.Q.L.CastillayLeón2008) a) Falso. Los sólidos moleculares están formados por átomos unidos mediante enlaces covalentes y suelen ser poco o nada polares, por tanto, no son solubles en disolventes polarescomoelagua. b)Falso.Losmetalesalcalinosyalcalinotérreossonblandos. c)Falso.ElSiCesunsólidocovalenteyelCrunsólidometálico.Ambostiposdesólidosno sonsolublesendisolventespolares. d) Verdadero. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamenteproporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm LamayorenergíaderedlecorrespondealCaOquetienecargasmayoresqueelKCl,yla distanciainteriónicaesmenortambiénenestasustanciaqueestáintegradaporelementos delcuartoysegundoperiodo,mientrasqueparaelKClpertenecenalterceroycuarto. Losvaloresdelasenergíasreticulares(kJ/mol)encontradosenlabibliografíason: CaO(–3401)>KCl(–720) Larespuestacorrectaeslad. 1.155.Señalaquecompuestodelospropuestospresentamayorcomportamientoiónico: a) b) c)NO d)RbF (O.Q.L.CastillayLeón2008) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 81 Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto AlF CF NO RbF Δχ 3,98– 1,61=2,37 3,98– 2,55=1,43 3,44– 3,04=0,40 3,98– 0,79=3,19 Enlacepredominante iónico covalente covalente iónico Dos los compuestos iónicos, AlF y RbF, el que presenta mayor diferencia de electronegatividadeselquetienemayorporcentajedecarácteriónico. Larespuestacorrectaeslad. 1.156.Dadaslasconfiguracioneselectrónicasdelossiguientesátomosneutros: X=1 2 2 Y=1 2 2 3 Z=1 2 2 sepuedeafirmar: a)Todosloselementossonmuyelectronegativos. b)XformaconYuncompuestoiónicodefórmulaYX. c)DosátomosdeXseuniránentresíporunenlacecovalentedoble. d)XformaconZuncompuestopredominantementecovalentedefórmulaXZ. (O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.N.Murcia2010) ElátomoXtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquesetrata deunelementodelgrupo16.Elvalorden=2indicaquesetratadeloxígeno. ElátomoYtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s porloquesetratade unelementodelgrupo1.Elvalorden=3indicaquesetratadelsodio. ElátomoZtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquesetrata deunelementodelgrupo17.Elvalorden=2indicaquesetratadelflúor. a)Falso.ElelementoY(sodio)esmuypocoelectronegativo,tieneunúnicoelectrónen sucapamásexternaytieneunamarcadatendenciaacederlo. b)Falso.LoselementosX(oxígeno)eY(sodio)tienenelectronegatividadesmuydistintas, porelloelcompuestoformadoentreambostendráunmarcadocarácteriónico. LafórmuladedichocompuestonoseráXYyaqueeloxígenonecesitadoselectronespara completar su octeto cuando el sodio solo puede ceder uno. Por tanto, la fórmula del compuestoformadoporambosdebeserY2 X(Na2 O). c)Verdadero.DosátomosdelelementoX(oxígeno)compartendoselectronescadaunoy formanunamoléculadeX2 (O2 )quepresentaunenlacedoble.Altratarsedeátomosdel mismo elemento, los electrones de enlace son compartidos y el enlace entre átomos es covalente. d)Falso.LoselementosX(oxígeno)eZ(flúor)tienenelectronegatividadesmuyparecidas, porelloelcompuestoformadoentreambostendráunmarcadocaráctercovalente. LafórmuladedichocompuestonoseráXZyaqueeloxígenonecesitadoselectronespara completar su octeto mientras que el flúor solo necesita uno. Por tanto, la fórmula del compuestoformadoporambosdebeserXZ2 (OF2 ). Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 82 1.157.¿Cuáldelossiguientescompuestosformacristalesmolecularesenestadosólido? a)CaO b) c) d)BN (O.Q.L.Madrid2008) ElCaOtieneenlacepredominantementeiónicoporloqueformaunarediónica. SiO y BN tienen enlace predominantemente covalente por lo que forman redes covalentes. El esunasustanciaconenlacepredominantementecovalentequeenlascondiciones adecuadaspuedeformaruncristalmolecular. Larespuestacorrectaeslab. 1.158.¿Cuáldelossiguientescompuestosiónicostienemayorenergíadered? a)NaCl b)MgO c)KF d) (O.Q.L.Madrid2008) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,lamáximaenergíaderedlecorrespondealMgO(+2y–2),además la distancia interiónica es la menor de todas ya que está integrado por elementos pequeñosdeltercerysegundoperiodo. Losvaloresdelasenergíasreticulares(kJ/mol)encontradosenlabibliografíason: MgO(–3791)> (–2526)>KF(–829)>NaCl(–790) Larespuestacorrectaeslab. 1.159.¿Cuáldelassiguientessustanciastieneelpuntodeebulliciónmásbajo? a) b) c) d) (O.Q.L.Madrid2008)(O.Q.L.Galicia2013) Presentará menor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásdébiles. Todaslassustanciasdadastienenenlacecovalenteyformancompuestosmoleculares. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 83 ▪ son moléculas polares que forman un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Por este motivo, su temperaturadeebulliciónesmásaltadeloquedeberíaser. , sonmoléculasnopolares.Lasúnicasfuerzasintermolecularesposibles ▪ en ellas son fuerzas de dispersión de London, que son más intensas en las sustancias con mayor volumen atómico que son más polarizables. Por este motivo, la menor . temperaturadeebulliciónlecorrespondeal Elordencorrectodepuntosdeebullición(K)decrecientees: (373)> (239,1)> (184)> (11,6) Larespuestacorrectaeslad. 1.160.¿Cuántosenlacescovalentesdativoshayenelion a)dos b)tres c)cuatro d)uno ? (O.Q.L.LaRioja2008) Elionamonio(NH )seformacuandoseunenpormediodeunenlacecovalentedativo elNH yelionH . El NH (base de Lewis) posee un par de electrones solitario que el H (ácido de Lewis) puedeaceptarparacompartir: H (+) H:N:H : : H + H:N:H H : : (+) H Larespuestacorrectaeslad. 1.161.Elcaráctercovalentedeuncompuestoiónicoesmayorcuando: a)Elcatiónesgrandeyelaniónpequeño. b)Elcatiónespequeñoyelanióngrande. c)Elcatiónesgrandeyelanióngrande. d)Elcatiónespequeñoyelaniónpequeño. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2008) Las reglas de Fajans (1923) permiten determinar de forma aproximada el carácter covalentedeunenlaceiónico.Paraello,relacionanelcaráctercovalentedeunenlacecon lapolarizacióndeloselectronesdelanión: Losanionesgrandesydecargaelevadasonblandos,esdecir,muypolarizables. Loscationespequeñosydecargaelevadasonlosmáspolarizantes. Loscationesdemetalesdetransiciónytierrasraras(notienenconfiguracióndegas inerte) son más polarizantes que los metales alcalinos y alcalinotérreos ya que sus orbitalesdyfseextiendenlejosdelnúcleo(sonmásgrandes)yportantosonmásfáciles depolarizar,alestarmenosatraídosporelnúcleo. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 1.162.Cuandoseordenanlassiguientessustancias: depuntosdeebullición,elordencorrectoes: a) , ,BN,NaCl b) , ,BN,NaCl c) , ,NaCl,BN d) ,BN, ,NaCl e) , ,NaCl,BN ,BN, 84 ,NaClenordencreciente (O.Q.N.Ávila2009)(O.Q.L.Galicia2014) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero al ser una sustancia que no presenta momento dipolar permanente, solo presenta enlaces intermoleculares del tipo fuerzas de dispersión deLondon. Supuntode ebulliciónserámuybajo yes gaseosa a temperaturaambiente. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero al ser una sustancia que no presenta momento dipolar permanente, solo presenta enlaces intermoleculares del tipo fuerzasdedispersióndeLondon.Comoestasustanciatienemásátomosquelaanterior, es más polarizable y por este motivo, las fuerzas de dispersión de London son más intensas. Su punto de ebullición será bajo, pero mayor que el anterior y es líquida a temperaturaambiente. Estasdossustanciaspresentanpuntosdeebulliciónrelativamentebajos. NaClesuncompuestoquetieneenlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas, sólidasatemperaturaambienteypresentaunaltopuntodeebullición. BN es un compuesto que tiene enlace covalente pero que forma una red cristalina covalente con fuerzas muy intensas entre los átomos lo que hace que estos compuestos seansólidosatemperaturaambienteypresentenelevadospuntosdeebullición. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullicióncrecienteson: (216,6)< (353,3)<NaCl(1686)<BN(3246) Larespuestacorrectaeslac. 1.163.Lasmoléculasdiatómicashomonucleares, sentidocrecientedelongituddeenlace: a) , , , b) , , , c) , , , d) , , , e) , , , , , , ,seencuentranordenadasen (O.Q.N.Ávila2009) AlavistadelasrespectivasestructurasdeLewis: se observa que la molécula de N presenta un triple enlace por lo que este será el más cortodetodos.Acontinuación,elsiguienteenlaceenlongitudeseldelamoléculadeO quepresentaunenlacedoble.Lasdosmoléculassiguientes,F yCl ,tienenenlacesencillo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 85 De ambos, es más corto es el enlace del F ya que el átomo de flúor es el más electronegativo de todos y por ello atraerá más intensamente a los electrones de enlace conelotroátomodeflúor. Losvaloresdeladistanciadeenlaceencontradosenlabibliografía(pm)son: (110)< (121)< (141,7)< (198,8) Larespuestacorrectaeslad. 1.164.¿Cuáldelossiguienteselementostienemayorconductividadeléctrica? a)Be b)Al c)K d)P e)C (O.Q.N.Ávila2009) Elfósforoeselelementodemenorconductividad,yaquecristalizaformandotetraedros en los que los átomos de P se sitúan en los vértices y cada átomo se encuentra unido a otrostresmedianteenlacescovalentes.Enestaestructuranoexistenelectroneslibresque sepuedanmoverporlamisma. ElC(grafito),formaunaredcovalenteencapas.Cadacapaesunareddehexágonosen dondecadaCseencuentraunidoaotrostres.Cadaátomoposeeunelectrónlibrequegoza demovilidadenlacapa.Seformaunanubedeelectronesπdeslocalizados,porencimay pordebajodecadacapadeátomos. Al,BeyK,enestadosólido,sonmetalestípicos.Segúnlateoríadelenlacemetálicomás sencilla, la del “mar de electrones”, cuanto mayor sea el número de electrones libres de este “mar”, mayor será la conductividad eléctrica. El Al tiene tres electrones libres por átomo,doselberiliodosysolounoelpotasio. LamayorconductividadeléctricalecorrespondealAl. Consultandolabibliografía,losdatosdelaresistenciaespecífica(Ω·m),queeslainversa delaconductividad,paralostresmetalesson: K(7,19·10 8 )>Be(4,00·10 8 )>Al(2,65·10 8 ) Larespuestacorrectaeslab. 1.165.Cuandoseevaporaelcloroformo, ,¿cuálessonlasfuerzasintermolecularesque sedebenvencer? I.Fuerzasdedipolo‐dipoloII.FuerzasdedispersiónIII.Fuerzasdeenlacedehidrógeno a)SoloI b)SoloII c)SoloIII d)IyII e)IIyIII (O.Q.N.Ávila2009)(O.Q.L.Cantabria2013) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) LaestructuradeLewisdel 86 es: CHCl según el modelo RPECV es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededordelátomocentralseajustaalafórmulaAX alaque corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposiciónygeometríaesTETRAÉDRICA. Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) y que el hidrógeno ( = 2,20) los enlaces son polares y con esa geometría la resultante de los vectoresmomentodipolarnoesnula(μ=0)ylamoléculaesPOLAR. Por ser una molécula polar presenta enlaces intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo, además,todaslassustanciascovalentespresentanfuerzasdedispersióndeLondon. Larespuestacorrectaeslad. (EnlacuestiónpropuestaenCantabriasecambiacloroformoporbromoformo). 1.166.Señaleaquellaafirmaciónqueconsidereincorrecta: a)ElNaBressolubleenagua. b)Eldiamanteesconductordelaelectricidad. c)Latemperaturadefusióndelyodoesmayorqueladelbromo. d)Elaguapresentaunatemperaturadefusiónanormalmentealtacomparadaconladelos hidrurosdelosotroselementosdesugrupo. (O.Q.L.Murcia2009) a)Correcto.ElNaBresunasustanciaconenlacepredominantementeiónicoqueessoluble enundisolventemuypolarcomoelagua. b)Incorrecto.ElC(diamante)formaunaredcovalenteconunaestructuraenlaquecada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro formando tetraedros de forma que todos sus electrones de valencia están localizados en enlaces covalentes por lo que no conducelaelectricidad. c) Correcto. Ambos compuestos (I y Br ) presentan enlace covalente y no tienen momento dipolar permanente por lo que las únicas fuerzas intermoleculares existentes sondeltipodedispersióndeLondon.Estasfuerzasaumentanconelpesomolecularyel tamañodelasustancia. Portanto,elpuntodefusióndelyodo(355,9K),sólidoatemperaturaambiente,ymás voluminoso y pesado, es mayor que el del bromo (265,7 K), líquido en las mismas condicionesymásligero. d) Correcto. Los compuestos binarios del hidrógeno con los elementos del grupo 16 del sistemaperiódicotienenenlacecovalenteypresentanmomentodipolarpermanente,pero puedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno. solo CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 87 El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de unamoléculacercana. Esto motiva que el H O tenga un punto de ebullición anómalo(unos200Kmayor)conrespectoalrestode loscompuestosdelgrupo16. Larespuestaincorrectaeslab. 1.167.LasfuerzasdevanderWaals: a)Sedanenlosgasesideales. b)Soloaparecenenlasmoléculasasimétricas. c)Explicanelpuntodeebullicióndel . d)Sonlasquemantienenunidosalosátomosdelamoléculade . (O.Q.L.Murcia2009) a)Falso.LaintensidaddelasfuerzasdevanderWaalsestárelacionadaconladesviación delcomportamientoidealdelosgases. c)Verdadero.LasfuerzasintermolecularesdevanderWaalsconocidascomofuerzasde dispersióndeLondonsonlasquesedanenmoléculassimétricasnopolarescomoelN . Laintensidaddelasmismasaumentaconelvolumenatómicoyelpesomolecular,factores que hacen que las sustancias sean más polarizables. En este caso son débiles, por este motivo, la temperatura de ebullición del N (77,3 K) es tan baja y es gas a temperatura ambiente. b)Falso.Segúnsehajustificadoenlapropuestaanterior. d)Falso.LasfuerzasquemantienenunidosalosátomosdelamoléculadeCl sonfuerzas intramolecularesnointermoleculares. Larespuestacorrectaeslac. 1.168.¿Cuáldelassiguientessustanciasconducemejorlacorrienteeléctricaencondiciones normalesdepresiónytemperatura? a)Nitrógeno b)Neón c)Azufre d)Plata (O.Q.L.Murcia2009) Las sustancias que presentan mejor conductividad eléctrica son los metales y de ellos el mejorconductordetodoseslaplata. Larespuestacorrectaeslad. 1.169.¿Cuáldelossiguientessustanciasesunejemplodeestructurasólida? a)Dióxidodenitrógeno b)Dióxidodeazufre c)Dióxidodecarbono d)Dióxidodesilicio (O.Q.L.Murcia2009) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 88 a‐b) Falso. y son sustancias que tienen enlace covalente, pero que presentan momento dipolar permanente por lo que existen fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo.Atemperaturaambienteambasespeciessongaseosas. es una sustancia que tienen enlace covalente no polar y forma moléculas c) Falso. gaseosasatemperaturaambiente. esunasustanciaenlaquecadaátomodesilicioseunemedianteun d)Verdadero. fuerte enlace covalente a cuatro átomos de oxígeno formando un sólido covalente a temperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslad. 1.170.¿Cuáldelossiguientescompuestospuedeformarenlacesdehidrógeno? a)Etano, − b)Sulfurodehidrógeno, c)Metanol, d)Acetona, −CO− (O.Q.L.CastillayLeón2009) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Tantoetano(CH −CH ),comosulfurodehidrógeno(H S)yacetona(CH −CO−CH ),no poseen átomos de hidrógeno unidos a un elemento muy electronegativo, por lo que no puedendarestetipodeenlace. ) es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que además El metanol ( presentaun enlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodos los enlaces intermoleculares. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Larespuestacorrectaeslac. 1.171.ElNaClesunsólidoiónicoyporlotanto: a)Suredformaionesyenestadosólidoesbuenconductordelaelectricidad. b)Suspuntosdefusiónyebulliciónsonbajos. c)SusmoléculasseunenyformanunaredpormediodefuerzasdevanderWaals. d)Todaslasrespuestasanterioressonfalsas. (O.Q.L.CastillayLeón2009) Lascaracterísticasprincipalesdelassustanciasiónicasenestadosólidoson: Presentanelevadospuntosdefusiónydeebullicióndebidoalasintensasfuerzasde atracciónexistentesentrelosiones. Elevadadurezadebidoalagrancantidaddeenlacesquehayqueromperpararayarlos cristales,estadurezaaumentaconlaenergíareticular. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 89 Sonfrágiles,esdecir,serompenfácilmentecuandosepretendedeformarlos.Larazón estriba en que aparecen fuerzas repulsivas al enfrentarse iones del mismo signo en las pequeñasdislocaciones. Sonrígidos,ofrecenpocadilatacióndebidoalaintensidaddelasfuerzasatractivas. Sonmalosconductoresdelacorrienteeléctrica,yaque,loselectronesseencuentran fuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosenpuntosdelared. Presentan elevadasolubilidadenaguaya quelas fuerzasde atracciónregidasporla ley de Coulomb se hacen mucho más pequeñas en agua debido a que la constante dieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). Larespuestacorrectaeslad. 1.172.Cabeesperarquelospuntosdefusiónmásbajoscorrespondana: a)Sólidos b)Sólidosdetipocovalente c)Sólidosmetálicoselementales d)Sólidosconenlaceiónico (O.Q.L.CastillayLeón2009) Lospuntosdefusiónmásbajoscorresponderánalossólidosquepresentenelenlacemás débilquedelospropuestossonlosdetipocovalente,comoporejemplo,el ,enelque lasmoléculasseencuentranunidasentresíporfuerzasintermolecularesdedispersión deLondon. Larespuestacorrectaeslab. 1.173.Parasepararloscomponentesdeunamezclaformadaporetanolyacetona,latécnica experimentalmásadecuadapararealizarestaoperacióndelaboratorioes: a)Destilación b)Cristalización c)Decantación d)Filtración e)Cromatografía (O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Murcia2009)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Al tratarse de dos líquidos miscibles, la única operación de separación posible para separarambosesladestilaciónquesebasaenqueambosposeendiferentes. Ladestilaciónesunaoperaciónunitariaqueconsisteenlaseparacióndeloscomponentes de una mezcla líquida (en la que todos los compuestos son más o menos volátiles) por evaporación y condensación sucesivas. La separación se basa en la diferencia entre las volatilidadesabsolutasdeloscomponentes,loquetienecomoconsecuencialaformación deunvapordecomposicióndiferentealadellíquidodelqueprocede(elvaporserámás rico en el componente más volátil, mientras que el líquido será más rico en el menos volátil). Cuanto mayor sea la diferencia de volatilidades mejor será la separación conseguida. Larespuestacorrectaeslaa. (EnlacuestiónpropuestaenMurcia2009dicedoslíquidosmiscibles). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 90 1.174. ¿En cuál de estas cuatro series de compuestos iónicos, se encuentran ordenados por energíasreticularescrecientes,envalorabsoluto? a)NaFNaClNaBr b)RbFRbBrRbI c)NaClNaBrNaI d)KFNaFLiF (O.Q.L.Madrid2009) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes y teniendo en cuenta que todos los iones implicados tienen la misma carga, el valor de la energía reticular solo depende del valor de d, es decir de los tamaños de iones. Resumiendoamenorvalorded,mayorvalordelaenergíareticular,U. a) Falso. El orden de energías reticulares propuesto: NaF, NaCl, NaBr es decreciente, ya queelionfluoruroesdelmenortamaño(tienedoscapaselectrónicas)mientrasqueelion bromuroesdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: NaF(–930)>NaCl(–790)>NaBr(–754) b)Falso.Elordendeenergíasreticularespropuesto:RbF,RbBr,RbIesdecreciente,yaque el ion fluoruro es del menor tamaño (tiene dos capas electrónicas) mientras que el ion yoduroesdelmayortamaño(tienecincocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: RbF(–795)>RbBr(–668)>RbI(–632) c)Falso.Elordendeenergíasreticularespropuesto:NaCl,NaBr,NaIesdecreciente,yaque el ion cloruro es del menor tamaño (tiene tres capas electrónicas) mientras que el ion yoduroesdelmayortamaño(tienecincocapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: NaCl(–790)>NaBr(–754)>NaI(–705) d) Verdadero. El orden de energías reticulares propuesto: KF, NaF, LiF es creciente, ya queelionpotasioesdelmayortamaño(tienecuatrocapaselectrónicas)mientrasqueel ionlitioesdelmenortamaño(tienedoscapaselectrónicas). Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: KF(–829)>NaF(–930)>LiF(–1049) Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2000). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 91 1.175.IndicacuáldelossiguientesenunciadosesINCORRECTO: a)Laenergíadeenlaceeslaenergíaquesenecesitapararomperunmoldedichosenlaces. b)Enlastablasencontramosenergíasmediasdeenlace,pueslaenergíadeundeterminado enlacedependeligeramentedelosotrosátomosnoimplicadosdirectamenteenelenlace. c)Cuantomásfuerteyestableseaelenlace,menorserásuenergíadeenlace. d) Para romper un enlace se debe adicionar energía, mientras que la formación va acompañadadedesprendimientodeenergía. (O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2012) a) Correcto. La energía de enlace es la que se necesita para romper un mol de enlaces, aunque sería más correcto llamarla energía de disociación, llamar energía de enlace a la quesedesprendecuandoseformanunmoldeenlaces. b)Correcto.Losvaloresdeenergíasqueaparecenenlastablassonvalorespromedio,ya que el resto de los átomos que aparecen en la estructura ejercen influencia sobre los implicadosenelenlace. c) Incorrecto. Cuanto más fuerte es un enlace, mayor es la cantidad de energía que se desprendealformarseesteymayoreselvalordelaenergíadeenlace. d)Correcto.Segúnsehadiscutidoenelapartadoa). Larespuestacorrectaeslac. 1.176.Clasificarentreenlaceiónicoocovalentelasposiblesinteraccionesentrelossiguientes elementos:LiyO;OyO;NayH;HyO. a)Iónico,iónico,covalente,covalente b)Iónico,covalente,iónico,covalente c)Iónico,iónico,iónico,covalente d)Covalente,iónico,covalente,covalente (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioalosenlacesdados: Enlace O−Li O−O H−Na O−H Δχ 3,44–0,98=2,46 3,44–3,44=0,00 2,20–0,93=1,27 3,44–2,20=1,24 Enlacepredominante iónico covalente iónico‐covalente iónico‐covalente Ningunarespuestaescorrecta. 1.177.ElelementoAtienedenúmeroatómico11yelelementoBtienedenúmeroatómico8. ElcompuestomásprobableformadoporloselementosAyBserá: a)Unsólidoconductordelaelectricidad. b)Unsólidodebajopuntodefusión. c)Insolubleenagua. d)Conductordelaelectricidadcuandoestáfundido. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) ElelementoAtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s porloquesetrata de un elemento del grupo 1. El valor de n = 3 indica que es el sodio. Tiene tendencia a cederunelectrónyformarelionNa . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 92 ElelementoBtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquese trata de un elemento del grupo 16. El valor de n = 2 indica que es el oxígeno. Tiene tendenciaacaptardoselectronesyformarelionO . Se combinan dos átomos de A (sodio) con un átomo de B (oxígeno) para formar un compuestoconenlacepredominantementeiónico. Delaspropiedadespropuestaslaúnicaquesecorrespondeconestetipodecompuestoses que en estado fundido, en el que quedan libres los iones, son capaces de conducir la electricidad. Larespuestacorrectaeslad. 1.178.¿Cuáleslainfluenciadelaumentodetemperaturasobrelaconductividadeléctricaen losmetalesyenlossemiconductoresintrínsecos? a)Aumentaydisminuyelaconductividad,respectivamente. b)Aumentaynoafectalaconductividad,respectivamente. c)Disminuyeyaumentalaconductividad,respectivamente. d)Noafectaningunodelosdos. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) La conducción eléctrica es característica de los sólidos metálicos y de los semiconductores. Para distinguir entre un metal y un semiconductor se utiliza el consiguiente criterio basado en la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura. Un conductor metálico es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica disminuye al aumentar la temperatura. Un semiconductor es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica aumenta al hacerlo la temperatura. Larespuestacorrectaeslac. 1.179.Laenergíadelenlacemásfuertees: a)H−H b)H−F c)H−Cl d)H−Br e)H−I (O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Setratademoléculasdiatómicasenlasqueseformaunenlacecovalentesencilloentreun átomodehidrógenoyunátomodeotroelemento,exceptoenelcasodelH–H. Loselementossonlosdelgrupo17delsistemaperiódico(halógenos).Engrupo,eltamaño delosátomosaumentaconelperiodo,yconellolalongituddelosenlaces.Porotraparte, al aumentar la longitud del enlace disminuye la energía que se desprende cuando este forma. Porestemotivo,exceptuandoelcasodelamoléculadeH ,enlaqueapesardetratarsedel átomo más pequeño que existe, también se trata de átomos idénticos con poca carga CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 93 nuclear,elflúoreselhalógenodemenortamañoporloquesuenlaceconelhidrógeno seráelmásfuerte. Losvaloresdeladistanciayenergíadeenlaceencontradosenlabibliografíason: Enlace Energía/kJ· Longitud/pm H–H ‐436 74,6 F–F ‐158,8 141,7 Cl–Cl ‐242,6 198,8 H–F ‐565 92 H–Cl ‐431 127 H–Br ‐364 141 H–I ‐297 161 Larespuestacorrectaeslab. (EnCastilla‐LaMancha2012sereemplazanH–H,H–BryH–IporCl–ClyF–F). 1.180. Las moléculas diatómicas homonucleares sentidocrecientedeenergíadeenlace: a) , , b) , , c) , , d) , , e) , , , y , se encuentran ordenadas en (O.Q.N.Sevilla2010) AlavistadelasrespectivasestructurasdeLewis: seobservaquelamoléculadeN presentauntripleenlaceporloquelaenergíanecesaria pararomperlodebesermayorqueenelrestodelasmoléculaspropuestas,acontinuación la molécula de O con un enlace doble, y finalmente, la molécula de Cl con un enlace sencillo. Losvaloresdelaenergíadedisociaciónencontradosenlabibliografía(kJ/mol)son: (242,6)< (498,3)< (945,4) Larespuestacorrectaeslac. 1.181. ¿Cuál de los siguientes elementos es un sólido en condiciones normales (1 atm y 25°C)? a)Br b)F c)He d)P e)I (O.Q.N.Sevilla2010) Tresdeloselementospropuestossonhalógenos(F,Br,I)yformanmoléculasdiatómicas (F , Br , I ). Entre estas existen fuerzas intermoleculares de dispersión de London, que son más intensas en el elemento con mayor polarizabilidad, en este caso el de mayor tamaño, el iodo ( ), lo que hace que se encuentre en estado sólido en condiciones estándar. Por otra parte, el fósforo es un sólido blanco en condiciones estándar. Este sólido tiene comounidadesbásicasmoléculastetraédricas( )enlasqueunátomodefósforosesitúa en cada uno de los vértices del tetraedro (fósforo blanco). Al calentarlo a 300 °C, se transformaenfósfororojo.PareceserqueserompeunenlaceP−Pporcadatetraedroyasí losfragmentosresultantesunenformandolargascadenas. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 94 Lasrespuestascorrectasdye. 1.182.¿Quépropiedadesdeloslíquidosaumentanconlasfuerzasintermoleculares? a)Sololapresióndevapor. b)Sololaentalpíadevaporización. c)Sololatemperaturadeebullición. d)Laentalpíadevaporizaciónylatemperaturadeebullición. e)Lapresióndevaporylaentalpíadevaporización. (O.Q.N.Sevilla2010) Alaumentarlasfuerzasintermolecularesenunlíquido: Aumentalaentalpíadevaporización,yaquesenecesitamásenergíapararomperlos enlacesintermolecularesyrealizarelcambiodeestadolíquidovapor. Disminuyelapresióndevapor,yaquelasermásfuerteslosenlacesintermoleculares esmásdifícilelpasolíquidovaporyexistenmenosmoléculasenesteestado. Aumentalatemperaturadeebullición,yaquesenecesitaunatemperaturamásalta paraquelapresióndevaporseigualealapresiónatmosférica. Larespuestacorrectaeslad. 1.183.Señalarlaafirmacióncorrecta: a)Laenergíadereddel esmayorqueladel . b)Losángulosdeenlacedelasmoléculas y soniguales. c)SepuedeasegurarquelalongituddelenlaceC=CeslamitadqueladelenlaceC−C. d)Eldiamanteesunsólidocovalente,demedianadurezayfrágil. (O.Q.L.Murcia2010) a) Verdadero. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamenteproporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes y teniendoencuentaquetodoslosionesimplicadostienenlamismacargaaniónica,elvalor delaenergíareticularsolodependedelosvaloresdedyqcorrespondientesalcatión. La carga del Al es mayor (+3) que la del Mg (+2) y además, el tamaño del primero es menor,yaqueelradioenunperiododisminuyealaumentarlaelnúmeroatómico. b)Falso.LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson: DeacuerdoconelmodeloRPECV ,y sonespeciesqueseajustanalafórmulaAX yAX Ealasquecorrespondennúmerosestéricos(m+n)=3y4,respectivamente,conuna disposición y geometría TRIGONAL PLANA cuyos ángulos de enlace son de 120° en la CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 95 primera, y disposición tetraédrica y geometría PIRAMIDAL TRIGONAL cuyos ángulos de enlacesonde107°enlasegunda. c) Falso. La longitud del enlace sencillo C‒C (enlace σ) no es el doble de la longitud del enlacedobleC=C(enlacesσyπ). d) Falso. El diamante es un sólido covalente y frágil, pero es la sustancia que tiene la máximadurezaenlaescaladeMosh(10). Larespuestacorrectaeslaa. 1.184.Sobreelpuntodeebullicióndel puededecirseque: a)Es100°C,conindependenciadelapresiónalaquesedetermine. b)Esalgomenorqueladelosotroshidrurosdelgrupodeloxígeno. c) Disminuye al aumentar la presión, por eso en la cima de una montaña será inferior a 100°C. d)Aumentalaaumentarlapresión,porloqueenunaolladecocciónrápidaelaguapuede alcanzarunatemperaturadeebulliciónde115°C. (O.Q.L.Murcia2010) a)Falso.Unlíquidohiervecuandosupresióndevaporseigualaalapresiónexterior. b)Falso.Essuperior,yaqueenelaguaexistenenlacesintermolecularesdehidrógenoque nosonposiblesenlosotroselementosdelgrupo. c)Falso.Disminuyealdisminuirlapresiónexterior,poresoenlacimadeunamontañaes inferiora100°Cporserlapresiónexteriormenorde1atm. d) Verdadero. Aumenta al aumentar la presión exterior, por eso como en el interior de unaolladecocciónrápidaalserlapresiónsuperiora1atmesposiblequelatemperatura deebulliciónsuperelos100°C Larespuestacorrectaeslad. 1.185.¿Cuáldelassiguientesfórmulasserefiereaunasustanciamolecular? a)CaO b)CO c) d) (O.Q.L.Murcia2010) Las sustancias CaO, Li O y Al O tienen enlace predominantemente iónico por lo que formanredescristalinas. El CO es una sustancia con enlace predominantemente covalente por lo que forma moléculas. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 96 1.186.Cuandosehabladeoxígenoyozonosepuededecirqueson: a)Isómeros b)Isótopos c)Alótropos d)Isógonos (O.Q.L.Murcia2010) Eloxígenomolecular(O )yelozono(O )sonformasalotrópicasdelelementooxígeno. Larespuestacorrectaeslac. 1.187. De los siguientes compuestos: acetona, metano, fluoruro de hidrógeno y metanol; poseenenlacedehidrógeno: a)Fluorurodehidrógenoymetanol b)Acetona,metanoymetanol c)Fluorurodehidrógeno d)Acetona,metano,fluorurodehidrógenoymetanol (O.Q.L.Murcia2010) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Tantoelmetano(CH ),comolaacetona(CH −CO−CH ),noposeenátomosdehidrógeno unidosaunelementomuyelectronegativo,porloquenopuedendarestetipodeenlace. ),síposeenunátomodehidrógeno Elfluorurodehidrógeno(HF)ymetanol( unido a un elemento muy electronegativo, flúor y oxígeno, respectivamente, por lo que puedendarestetipodeenlace. Larespuestacorrectaeslaa. 1.188. Un sólido blanco se disuelve en agua para formar una disolución que no conduce la electricidad.¿Quétipodeenlaceesmásprobablequeexistaenelsólido? a)Iónico b)Metálico c)Covalenteapolar d)Covalentepolar (O.Q.L.LaRioja2010) a)Falso.Cuandounsólidoiónicosedisuelveenaguaconducelaelectricidaddebidoala presenciadeionesenladisolución. b)Falso.Unsólidometáliconosedisuelveenagua,enalgúncaso,escapazdereaccionar conella,talcomoocurreconlosmetalesalcalinos. c) Falso. Un sólido con enlace covalente apolar no se disuelve en agua, ya que hay posibilidaddeformacióndeenlacesintermolecularesentreelsólidocovalenteyelagua. d) Verdadero. Un sólido con enlace covalente polar se disuelve en agua al formarse enlaces intermoleculares del tipo enlaces de hidrógeno o dipolo‐dipolo, entre el sólido covalenteyelagua,aunquenoconducelaelectricidaddebidoalanopresenciadeionesen ladisolución. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 97 1.189.¿Encuáldeestasseriesloshalurosdesodioestánordenadosporsuenergíareticular? a)NaBr<NaCl<NaF b)NaF<NaCl<NaBr c)NaCl<NaF<NaBr d)NaCl<NaBr<NaF (O.Q.L.LaRioja2010) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes y teniendo en cuenta que todos los iones implicados tienen la misma carga, el valor de la energíareticularsolodependedelvalorded,esdecirdelostamañosdeiones,enconcreto deltamañodelanión,yaqueelcatióneselmismoentodos.Resumiendoamenorvalorde delradioaniónico,mayorvalordelaenergíareticular,U. Elionfluoruroesdelmenortamaño(doscapaselectrónicas),lesigueelioncloruro(tres capaselectrónicas),siendoelionbromuroelmásgrande(cuatrocapaselectrónicas). Elordencorrectodeenergíasreticulares(kJ/mol)es: NaBr(–754)<NaCl(–790)<NaF(–930) Larespuestacorrectaeslaa. 1.190.Deloscompuestossiguientes¿cuálesdeesperarqueseaiónico? a) b) c) d) (O.Q.L.CastillayLeón2010) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto CO NH CH Na O Δχ 3,44– 2,55=0,89 3,04– 2,20=0,84 2,55– 2,20=0,35 3,44– 0,93=2,51 Enlace predominante covalente covalente covalente iónico Larespuestacorrectaeslad. 1.191.Elordendecrecientedelospuntosdefusióndelossiguientescompuestoses: a)NaCl> >Na>He b)NaCl>Na> >He c)Na>NaCl> >He d) >He>Na>NaCl (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 98 Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. NaClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoqueformaunaredcristalinaiónicamuy difícil de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevadopuntodefusión,muchomayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. Na esuna sustancia quetiene enlacemetálicoque formauna redcristalina metálica. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevado punto de fusión,notanaltocomoeldelNaCl,yaqueelsodiopresentabajacarganuclear. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que serán bastanteintensasdebidoaqueesunasustanciacongranvolumenatómicoyelevadopeso molecularyqueportantoserámuypolarizable.Supuntodefusiónesbajo. He es un elemento inerte que no forma moléculas y solo presenta enlaces intermolecularesdeltipofuerzasdedispersióndeLondon.Supuntodefusiónesmuy bajoyaquesetratadeunaespeciemuypocovoluminosayporellopocopolarizable. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: NaCl(1074)>Na(370,9)> (266)>He(1,15) Larespuestacorrectaeslab. 1.192.¿Cuáldelassiguientesafirmacioneseslacorrecta? a) La conductividad de los conductores, semiconductores y aislantes aumenta con la temperatura. b) La conductividad de los semiconductores aumenta con la temperatura y la de los conductoresdisminuye. c) La conductividad de los conductores y aislantes aumenta con la temperatura y la de los semiconductoresdisminuye. d)Laconductividaddelosconductoresyaislantesnoseafectaconlatemperaturayladelos semiconductoresdisminuye. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) La conducción eléctrica es característica de los sólidos metálicos y de los semiconductores. Para distinguir entre un metal y un semiconductor se utiliza el consiguiente criterio basado en la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura. Un conductor metálico es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica disminuye al aumentar la temperatura. Un semiconductor es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica aumenta al hacerlo la temperatura. Un aislante es aquella sustancia que no posee conductividadeléctrica. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 99 (CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla‐LaMancha2009). 1.193.Alótroposdecarbonoson: a)Elgrafitoyelcuarzo b)Elcuarzoyeldiamante c)Elgrafitoyeldiamante d)Elcuarzoylahulla (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) Alótroposoformasalotrópicasdeunelementosonlasformasenlasqueestesepresenta enlanaturaleza. Grafitoydiamantesonformasalotrópicasdelelementocarbono. Larespuestacorrectaeslac. 1.194.LaenergíadelosenlacesCl−Oaumentaenelorden: a) > > > b) > > > c) > > > d) > > > (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) Elordendeenlacesedefinecomoelnúmerodeparesdeelectronesqueformanunenlace. Si el orden de enlace aumenta, la longitud del enlace decrece y la energía del enlace aumenta. LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson: Ordendeenlace1 Presentaresonancia Presentaresonancia Presentaresonancia Ordendeenlace1½ Ordendeenlace1⅔ Ordendeenlace1¾ EnlosanionesClO ,ClO yClO elátomodecloroexpandesucapadevalencia. LaenergíadelenlaceCl−Oaumentaenelsiguienteorden: < < < Ningunarespuestaescorrecta. 1.195.SegúnlasreglasdeFajans: a)Loscationespequeñosdebajacargasonmuypolarizantes. b)Loscationespequeñosdecargaelevadasonmuypolarizantes. c)Losanionesgrandesdecargaelevadasonmuypolarizantes. d)Losanionespequeñosdebajacargasonmuypolarizables. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) Las reglas de Fajans (1923) permiten determinar de forma aproximada el carácter covalentedeunenlaceiónico.Paraello,relacionanelcaráctercovalentedeunenlacecon lapolarizacióndeloselectronesdelanión: Losanionesgrandesydecargaelevadasonblandos,esdecir,muypolarizables. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 100 Loscationespequeñosydecargaelevadasonlosmáspolarizantes. Loscationesdemetalesdetransiciónytierrasraras(notienenconfiguracióndegas inerte) son más polarizantes que los metales alcalinos y alcalinotérreos ya que sus orbitalesdyfseextiendenlejosdelnúcleo(sonmásgrandes)yportantosonmásfáciles depolarizar,alestarmenosatraídosporelnúcleo. Larespuestacorrectaeslac. 1.196. Indica en cuál/es de las siguientes sustancias están presentes las fuerzas intermolecularesdeenlacedehidrógeno: a)NaH b)HF c) d)HCl (O.Q.L.Canarias2010) El enlace de hidrógeno es el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlaceseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuy electronegativo (en este caso F) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. ElenlaceexistenteenelNaHesunenlaceiónicoporloqueseformanredescristalinas sólidasatemperaturaambiente. yHClpresentanenlacecovalenteporloquesoncompuestos LassustanciasHF, moleculares. Las tres tienen átomos de hidrógeno, pero en el caso de CHCl , este se encuentra unido a un átomo poco electronegativo (C); mientras que en las otras dos, el átomodehidrógenosíseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(FyCl),solo que el átomo de cloro no es un átomo tan pequeño como el flúor. Por tanto, de las tres sustanciasmolecularespropuestaslaúnicaquepresentaenlacedehidrógenoesHF. Larespuestacorrectaeslab. 1.197.Dadaslasconfiguracioneselectrónicas: ElementoConfiguraciónelectrónica A1 2 2 X1 2 2 3 Y1 2 2 3 Z1 2 2 3 3 ¿Quéparejadeelementosformanuncompuestoconrelaciónestequiométrica1:2? a)AyX b)AeY c)XeY d)YyZ (O.Q.L.Valencia2010) ElelementoAtiendeaganarocompartirdoselectronesparacompletarsucapade valenciayconseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. El elemento X tiende a ceder un electrón para completar su capa de valencia y conseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. El elemento Y tiende a ceder dos electrones para completar su capa de valencia y conseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 101 ElelementoZtiendeaganarocompartirtreselectronesparacompletarsucapade valenciayconseguirunaconfiguraciónelectrónicadegasinertemuyestable. Laúnicacombinaciónposibleconestequiometría1:2enlaquesecumplelacondiciónde electroneutralidad se da entre un átomo del elemento A (gana dos electrones) y dos átomosdelelementoX(cedeunelectrón). Larespuestacorrectaeslaa. 1.198.¿Cuáldelassiguientessustanciasesmássolubleenagua? a) b) c) d) (O.Q.L.Valencia2010) Para que una sustancia que tiene enlace covalente se disuelva en agua es preciso que se formenenlacesintermolecularesdeltipoenlacedehidrógenoentrelasmoléculasdela sustanciaylasdeagua. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporun par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. De las sustancias propuestas la única que puede formar este enlace con el agua es el . Larespuestacorrectaeslab. 1.199.Setieneunmetaldesconocidodelqueseconocenlossiguientesdatos: densidad=10,5g· sistemacristalino=cúbicocentradaenlascaras longituddelaaristadelaceldaunidad=409pm(determinadapordifraccióndeRX) ¿Dequémetalsetrata? a)Ag( =108) b)Rh( =103) c)Pt( =195) d)Ir( =192) e)Au( =197) (Dato.L=6,022·10 ) (O.Q.N.Valencia2011) Según se observa en la figura, una red cúbica centradaenlascarascontiene4átomos: 1 1 8á t.(vé rtice)+ 6á t.(cara)=4á tomos 2 8 Elvolumendelaceldillaunidades: V= 409 pm 1cm 10 pm = 6,84·10 cm3 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 102 Relacionandovolumen,átomosydensidaddelmetalseobtienelamasadelmetal: 10,5g 6,84·10 cm3 cubo 6,022·10 á tomo =108,1g· 4á tomos cubo 1mol cm3 LamasaobtenidacorrespondeametalAg. Larespuestacorrectaeslaa. 1.200.¿Cuáleselordencorrectodepuntosdeebulliciónpara , , ,Ne? a)Ne< < < b) < < <Ne c)Ne< < < d)Ne< < < e) <Ne< < (O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.Murcia2012)(O.Q.L.Cantabria2013) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es un compuesto que tiene Ne es un elemento inerte que no forma moléculas y enlacecovalente,peroalserunasustanciaquenopresentamomentodipolarpermanente, solo presenta enlaces intermoleculares del tipo fuerzas de dispersión de London. Sus puntos de ebullición serán muy bajo, sobre todo en el Ne que al ser una especie menos voluminosaesmenospolarizable. esuncompuestoquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolar quepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuerte detodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenooseformacuandounátomo dehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.Supuntodeebulliciónserá bastantemásaltoqueeldelNe. es el compuesto que presenta mayor punto de ebullición de todos, ya que tiene enlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullicióncreciente(K)son: Ne(27,1)< (184)< (338)< (673) Larespuestacorrectaeslad. 1.201.¿Encuálesdelassiguientessustanciaslasfuerzasdedispersiónsonsignificativasala horadedeterminarlastemperaturasdeebullición? I. II.HFIII.NeIV. V. a)I,III,V b)I,II,III c)II,IV d)II,V e)III,IV,V (O.Q.N.Valencia2011) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 103 LosenlacesintermolecularesdeltipofuerzasdedispersióndeLondonsepresentanen aquellas sustancias que tienen enlace covalente, pero que generalmente no presentan momentodipolarpermanente. Delassustanciaspropuestas: ▪ Ne no forma enlaces ya que se trata de un elemento inerte que tiene su última capa completaconochoelectronesdevalencia. ▪ presentaunenlacecovalentenopolarentrelosdosátomosdecloro. ▪HFpresentaunenlacecovalentemuypolarentrelosátomosdehidrógenoyflúor. presentacuatroenlacescovalentepolaresentreelátomodecarbonoylosátomos ▪ decloro.Comosugeometríaestetraédricaloscuatrovectoresmomentodipolarseanulan ylamoléculaesnopolar. ▪ es una sustancia con enlace iónico que forma una red cristalina sólida a temperaturaambiente. Las sustancias en las que las fuerzas de dispersión de London son determinantes en su temperaturadeebulliciónson (I),Ne(III)y (V). Larespuestacorrectaeslaa. 1.202.Latemperaturadeebullicióndeloscompuestos: mayoramenores: a)NaCl, , , b)NaCl, , , c) ,NaCl, , d) ,NaCl, , ,NaCl, y siseordenande (O.Q.L.Asturias2011) Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperatura de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. y son sustancias que tienen enlace covalente, pero además, se trata de ▪ moléculaspolaresqueformanunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,el másfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,sustemperaturasde ebulliciónsonmásaltasdeloquedeberíanser.Estatemperaturaesmuchomayoren elH Oyaquesusenlacesdehidrógenosonmásfuertes.Estoesdebidoaqueelátomode oxígenoesmáselectronegativoymáspequeñoqueeldenitrógeno. ▪ es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,quenosonmuy intensasdebidoyaquenoesunasustanciacongranvolumenatómico,yportanto,poco polarizable.Sutemperaturadeebullicióneslamásbajadetodas. ▪ NaCl es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia de las anteriores, forma redescristalinasiónicasmuydifícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperatura ambiente,porloquetieneunaelevadatemperaturadeebullición,muchomayorqueel restodelassustanciaspropuestas. Elordencorrectodepuntosdeebullición(K)decrecientees: NaCl(1738)> (373)> (239,8)> (239,1) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 104 Larespuestacorrectaeslaa. 1.203.Paralaseriedecompuestos:bromurodemagnesio,bromurodealuminio,bromurode silicio y bromuro de fósforo, el carácter iónico de los enlaces entre el bromo y el otro elementodisminuyesegúnlasecuencia: a) > > > b) > > > c) > > > d) > > > (O.Q.L.Asturias2011) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto MgBr AlBr SiBr PBr Δχ 2,96– 1,31=1,65 2,96– 1,61=1,35 2,96– 1,90=1,06 2,96– 2,19=0,77 Enlacepredominante covalente covalente covalente covalente Lasecuenciacorrectaes: > > > Larespuestacorrectaeslaa. 1.204.UnelementoAtienedoselectronesensuúltimacapa,yotroelementoBpresentaensu capadevalencialaconfiguración3 3 .Siestoselementossecombinanentresí,laposible fórmuladelcompuestoqueoriginanserá: a)AB b) c) d) (O.Q.L.Murcia2011)(O.Q.L.Asturias2013) ElelementoAtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[X]ns porloquesetrata deunelementodelgrupo2,unmetalalcalinotérreoquetiendeacederesosdoselectrones de su capa más externa y adquirir una configuración electrónica, muy estable, de gas inerte. ElelementoBtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porloquese tratadeunelementodelgrupo17.Elvalorden=3indicaqueeselcloro.Esteelemento tiende a captar un electrón para conseguir llenar su capa de valencia y adquirir una configuraciónelectrónica,muyestable,degasinerte. El compuesto resultante de la unión entre ambos tiene carácter predominantemente iónico y de acuerdo con la condición de electroneutralidad la fórmula más probable del . mismoes Larespuestacorrectaeslac. 1.205.¿Cuáldelasiguientesafirmacionesesfalsa? a)Elhierrotienepropiedadesmagnéticas. b)Lamoléculadetrifluorurodeboroesapolar. c)Elaguapresentaenlacesporpuentesdehidrógeno. d)Elneón,comotodoslosgaseselementales,presentamoléculasdiatómicas. (O.Q.L.Murcia2011) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 105 a)Verdadero.LaestructuraelectrónicaabreviadadelFe(Z=26)es[Ar]4s 3d ,yaquede acuerdoconelprincipiodemáximamultiplicidaddeHundquediceque:“enlosorbitales de idéntica energía (degenerados), los electrones se encuentran lo más separados posible, desapareadosyconlosespinesparalelos”,lecorrespondeunadistribucióndeloselectrones enlosorbitales: 4s 3d Comosepuedeobservar,tienecuatroelectronesdesapareadosporloquesetratadeuna especieparamagnéticacapazdeinteraccionarconuncampomagnético. b)Verdadero.LaestructuradeLewisdel es: De acuerdo con el modelo RPECV el BF es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitariosalrededordelátomocentralseajustaalafórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 porloquesudisposiciónygeometríaesTRIANGULAR. Comoelflúor(=3,98)esmáselectronegativoqueelboro ( = 2,04) los enlaces son polares y con esa geometría la resultante de los vectores momento dipolar es nula y la moléculaesNOPOLAR. c) Verdadero El enlace de hidrógeno es un enlace intermolecular que se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavez porunpardeelectronessolitariopertenecienteaun átomomuy electronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. d)Falso.Losgasesinertesnoformanningúntipodemoléculasyaquetienensucapade valenciacompletaconochoelectrones. Larespuestacorrectaeslad. 1.206.Conrespectoalenlacequímico,puedeafirmarse: a) La estabilidad de una molécula está directamente relacionada con su contenido energético. b)Unasituaciónantienlazante,lasfuerzasrepulsivasprevalecen. c)Laconfiguraciónelectrónicadegasnoblesecorrespondesiempreconochoelectronesde valencia. d)LaredcristalinadelNaClesunejemploderedcúbicacentradaenelcuerpo. (O.Q.L.Murcia2011) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 106 a‐b) Verdadero. Como se observa en la siguiente gráfica, la formación de una molécula implica un mínimo de energía potencial del sistema y cuando las fuerzas repulsivas superan a las de atracción se produce un aumento en la energía potencial del sistemayconellounasituaciónantienlazante. c) Verdadero. La configuración electrónica de un gas inerteesns np porloquetienensucapadevalencia completaconochoelectrones. d) falso. El NaCl forma redes cristalinas con una estructuracúbicacentradasenlascaras.Estetipo de redes se da cuando R catió n /R anió n está comprendidoentre0,414y0,732. Esta distribución se muestra en la siguientefigura: El índice de coordinación es 6:6, lo que quiere decir que cada ion se rodea de seis de carga opuesta.Losionessesitúanunoencadavérticey entre ambos otro de carga opuesta a lo largo de cada arista. Además, se coloca un ion en el centro decadacarayuniondecargaopuestaenelcentro delcuboformandounoctaedro. Larespuestacorrectaeslad. 1.207.¿Quétipodeenlacehayqueromperparafundirelhielo? a)Enlacedehidrógeno b)Enlacecovalente c)Enlaceiónico d)Ninguno,lasmoléculasnoestánenlazadas. (O.Q.L.CastillayLeón2011) Las moléculas de H O que forman el hielo se encuentran unidas mediante un enlace intermoleculardeltipoenlacedehidrógeno. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de unamoléculacercana. Esto motiva que el H O tenga un punto de fusión anómalo con respecto al resto de los hidruros del grupo16. Larespuestacorrectaeslaa. 1.208.OrdeneloscompuestosHF, a) , , ,HF b) , , ,HF c)HF, , , d) , ,HF, , y segúnelpuntodeebullicióncreciente: (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 107 Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperatura de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. y son sustancias que tienen enlace covalente, pero además, se trata de ▪ HF, moléculaspolaresqueformanunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,el másfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,sustemperaturasde ebulliciónsonmásaltasdeloquedeberíanser.Estatemperaturaesmuchomayoren elH Oyaquesusenlacesdehidrógenosonmásfuertes.Estoesdebidoaqueelátomode oxígenoesmáselectronegativoymáspequeñoqueeldenitrógeno. Apesardequeelflúoresmáselectronegativoypequeñoqueeloxígeno,yporesocabría esperar que los enlaces de hidrógeno fueran más intensos e hicieran cambiar más la temperaturadeebullicióndelHFqueladelH O,estaanomalíasedebeaqueunamolécula deHFsoloformadosenlacesdehidrógeno,mientrasqueladeH Opuedeformarcuatro, talcomomuestralasiguientefigura. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas ▪ intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,quenosonmuy intensasdebidoyaquenoesunasustanciacongranvolumenatómico,yportanto,poco polarizable.Sutemperaturadeebullicióneslamásbajadetodas. Lassustanciasordenadasporpuntosdeebullición(K)crecienteson: (90,7)< (239,8)<HF(293)< (373) Larespuestacorrectaeslad. 1.209. Dadas las siguientes sustancias: flúor, fluoruro de sodio, fluoruro de hidrógeno, ordénelasdemayoramenorpuntodefusión. a)NaF>HF> b)NaF> >HF c) >HF>NaF d) >NaF>HF (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. ▪NaFesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyadiferenciadelasanteriores,formaredes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Estas sustancias son sólidas a temperatura CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 108 ambiente,porloquetienenunelevadopuntodefusión,muchomayorqueelrestodelas sustanciaspropuestas. ▪HFesunsustanciaquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolarforma unenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlaces intermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusiónesbajo. ▪ es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránpoco intensas debido a que es una sustancia con pequeño volumen atómico y bajo peso molecular,portantoserápocopolarizable.Porestemotivo,supuntodefusiónesmuy bajo. Lassustanciasordenadasporpuntosdefusión(K)decrecienteson: NaF(1266)>HF(190)> (53,5) Larespuestacorrectaeslaa. 1.210.Comparandolossiguientessólidos:yodo,cromo,bromurodecesio,carburodesilicioy antraceno, los que conducen la electricidad en estado sólido y en disolución acuosa, respectivamente,son: a)Bromurodecesioycarburodesilicio b)Cromoyyodo c)Carburodesilicioycromo d)Cromoybromurodecesio e)Carburodesilicioyantraceno (O.Q.N.ElEscorial2012) LossólidosiónicoscomoCsBr,noconducenlacorrienteeléctricaenestadosólido.Solo presentanconductividadeléctricacuandoselesfundeodisuelveenagua,yaquemediante estasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloquepermiteel pasodeloselectronesatravésdelosmismos. LossólidoscovalentesreticularescomoSiC,noconducenlacorrienteeléctricaenningún tipodeestadodeagregación. LossólidosmetálicoscomoCr,deacuerdoconlateoríadelenlacemetálicomássencilla, ladel“mardeelectrones”,cuantomayorseaelnúmerodeelectroneslibresdeeste“mar”, mayorserálaconductividadeléctrica. Lossólidosorgánicos comoantraceno,presentanenlace covalenteentresusátomosy formanmoléculasquesepuedenunirentresímedianteenlacesintermoleculares,perono presentanningúntipodeconductividadeléctrica. Larespuestacorrectaeslad. 1.211.Lamoléculadeamoníacopuedeformarenlacecovalentecoordinadoconlasiguiente especie: a) b) c) d) e) (O.Q.N.ElEscorial2012) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 109 El enlace covalente coordinado o dativo es aquel que se produce entre una base y un ácidodeLewis. Una base de Lewis es una especie química que posee pares de electrones solitarios para compartir;yunácidodeLewisesunaespeciequímicaqueposeehuecoselectrónicosen losquealbergarparesdeelectronessolitarios. DeacuerdoconsuestructuradeLewis,elamoníaco(NH )esunabase: quesepodráunirmedianteunenlacecovalentecoordinadoconlaespeciepropuestaque seaunácidodeLewis.Susestructurasson: basedeLewis basedeLewis ácidodeLewis basedeLewis basedeLewis Larespuestacorrectaeslac. 1.212.¿Cuálocuálesdelossiguienteselementossonlíquidosa25°Cy1atm? a)Flúorybromo b)Cloro c)Bromo d)Yodo e)Bromoyyodo (O.Q.N.ElEscorial2012) Todos los elementos propuestos son halógenos (F, Cl, Br, I) que forman moléculas diatómicas(F ,Cl ,Br ,I ).Entreestasexistenfuerzasintermolecularesdedispersiónde London,quesonmásintensasenelelementoconmayorpolarizabilidad,enestecasoelde mayortamaño,eliodo(I ),loquehacequeseencuentreenestadosólidoencondiciones ),queporestemotivoeslíquidoenlasmismas estándaryalgomenoresenelbromo( condiciones. Larespuestacorrectaeslac. 1.213.LoselementosAyBcuyosnúmerosatómicosson8y11formanelcompuesto setratadeunsólido: a)Covalente b)Iónico c)Molecular d)Metálico que (O.Q.L.Murcia2012) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 110 ElelementoAtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquese trata de un elemento del grupo 16. El valor de n = 2 indica que es el oxígeno. Tiene tendenciaacaptardoselectronesyformarelionO . ElelementoBtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s porloquesetrata de un elemento del grupo 1. El valor de n = 3 indica que es el sodio. Tiene tendencia a cederunelectrónyformarelionNa . SecombinandosátomosdeA(Na)conunátomodeB(O)paraformaruncompuestode fórmulaBA Na O conenlacepredominantementeiónico. Larespuestacorrectaeslab. 1.214.Elyodoesunsólidoquepuedellegarasublimarconelsimplecalordelamano.Este hechosedebea: a)Ladebilidaddelosenlacesintermoleculares. b)Larupturadelosenlacescovalentesdelosátomos. c)Quesusátomosestánenequilibrioentreelestadosólidoyelgas. d)Lapresenciadelsudorqueejercedecatalizadorenlareacción. (O.Q.L.Murcia2012) Las moléculas de yodo, así como las del resto de los halógenos, no presentan momento dipolar permanente debido a que al ser ambos átomos idénticos no se forma ningún dipolo.LasúnicasfuerzasintermolecularesposiblesentreellassonlasdevanderWaals conocidascomofuerzasdedispersióndeLondon,quesonmásintensasenlasespecies congranvolumenatómicoyelevadopesomolecular,factoresquehacenestassustancias sean más polarizables. Estas fuerzas son tan débiles en el yodo que sublima con poco aportedeenergía. Larespuestacorrectaeslaa. 1.215.¿CuáldelaspropuestassobreelCaOeslacorrecta? a)Esuncompuestocovalente. b)Esunasustanciaconductoraesestadosólidoylíquido. c)Lospuntosdefusiónseránaltosylosdeebulliciónseránbajos. d)Enlosnudosdelaredcristalinahabráiones y . (O.Q.L.CastillayLeón2012) El CaO es una sustancia con enlace predominantemente iónico. Entre las características principalesdelassustanciasiónicasseencuentran: Presentanelevadospuntosdefusiónydeebullicióndebidoalasintensasfuerzasde atracciónexistentesentrelosiones. Son malos conductores de la corriente eléctrica en estado sólido, ya que, los electronesseencuentranfuertementesujetosporlosionesyestosseencuentranfijosen puntos de la red, sin embargo, conducen muy bien la corriente eléctrica en estado líquidoyaquealestarrotalaredcristalinalosionesestánlibresypermitenelpasodelos electrones. Formanredescristalinascuyosnudosseencuentranocupadosporlosiones. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 111 1.216.Ordenelassiguientessustanciasdemenoramayorpuntodefusión: a)Si,KCl, , b)Si,KCl, , c) , Si,KCl d) , ,KCl,Si (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero al ser una sustancia que no presenta momento dipolar permanente, solo presenta enlaces intermoleculares del tipo fuerzasdedispersióndeLondon.Supuntodefusiónserámuybajo. esuncompuestoquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolar quepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuerte detodoslosenlacesintermoleculares.Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomo dehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Su punto de fusión será bastantemásaltoqueeldelotrocompuestoconenlacecovalente. ▪KClesuncompuestoquetieneenlaceiónicoyadiferenciadelasanteriores,formaredes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente,porloquetieneunelevadotemperaturadefusión,muchomayorqueelresto delassustanciaspropuestas. ▪Siesunmetaloidequetieneenlacecovalenteyformaunaredcristalinaatómicamás difícilderomperquelareddelKCl.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,por loquetienelatemperaturadefusiónmásaltadelassustanciaspropuestas. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodefusióncreciente(K)son: (90,3)< (176)<KCl(1049)<Si(1687) Larespuestacorrectaeslad. 1.217.Enellaboratorioseestudianlaspropiedadesfísicasdeunasustancia,encontrándose queessolubleenagua,peronoentolueno,tieneunpuntodefusiónelevadoynoconducela corriente eléctrica en estado sólido. Señale de cuál de las siguientes sustancias puede tratarse: a)Dióxidodesilicio b)Permanganatodepotasio c)Yodo d)Cobre (O.Q.L.Asturias2012) Siunasustanciaposeelassiguientespropiedades: Tener elevado punto de fusión debe formar una red cristalina sólida a temperaturaambiente. Sersolubleenaguaperonoentoluenodebetenerunenlacemuypolar Noconducirlaelectricidadenestadosólidodebetenerunaestructuracristalina sinelectronesdeslocalizadosolibres. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 112 Las sustancias que poseen estas propiedades son los sólidos iónicos como el . permanganatodepotasio, Larespuestacorrectaeslab. 1.218.DecuatroelementosA,B,CyD,cuyosnúmerosatómicosson,respectivamente,3,9,10 y11sepuedededucirque: a)Aesunhalógeno b)BDesuncompuestoiónico c)Cesunelementomuyactivo d)ABesuncompuestocovalente (O.Q.L.LaRioja2012) El elemento A tiene una configuración electrónica abreviada [He] 2s por lo que se tratadeunelementodelgrupo1(alcalinos).Elvalorden=2indicaqueesellitio.Tiene tendenciaacederunelectrónyformarelionLi . Elelemento Btieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquese trata de un elemento del grupo 17 (halógenos). El valor de n = 2 indica que es el flúor. TienetendenciaacaptarunelectrónyformarelionF . Elelemento Ctieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[He]2s 2p porloquese tratadeunelementodelgrupo18(gasesinertes).Elvalorden=2indicaqueeselneón. Notienetendenciaacederocaptarelectrones. El elemento D tiene una configuración electrónica abreviada [Ne] 3s por lo que se tratadeunelementodelgrupo1(alcalino).Elvalorden=3indicaqueeselsodio.Tiene tendenciaacederunelectrónyformarelionNa . a)Falso.Aesunalcalino. b)Verdadero.SecombinanunátomodeD(Na)yotrodeB(F)formanuncompuestode fórmulaDB(NaF)conenlacepredominantementeiónico. c)Falso.Cesungasinertequenoreacciona. d)Falso.SecombinanunátomodeA(Li)yotrodeB(F)formanuncompuestodefórmula AB(LiF)conenlacepredominantementeiónico. Larespuestacorrectaeslab. 1.219.ElpuntodefusióndelIClesmásaltoqueeldel (s)debidoaque: a)ElpesomoleculardelIClesalgosuperioraldel . b)EnelIClexistenenlacesdehidrógenoyenel no. c)EnelIClelenlaceescovalentepolaryenel escovalentenopolar. d)EnelIClelenlaceescovalentenopolaryenel escovalentepolar. (O.Q.L.LaRioja2012) LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson: DeacuerdoconelmodeloRPECV ,y sonespeciesqueseajustanalafórmulaAXE yalasquecorrespondennúmerosestéricos(m+n)=4,conunadisposiciónTETRAÉDRICA esNOPOLAR ygeometríaLINEAL.IClesPOLARyaquesusátomossondiferentesy yaqueambosátomossoniguales. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 113 Las dos sustancias carecen del elemento hidrógeno y los átomos que las forman son voluminososysuelectronegatividadnoesmuyelevada,porestemotivoningunadeellas puedeformarenlacesdehidrógeno. Si los pesos moleculares son similares, ICl (162,5) y Br (160,0), la intensidad de las fuerzasdedispersióndeLondontambiénlodebeser. LaúnicarazónqueexpliquequeelpuntodefusióndelICl(300,3K)seamayorqueelBr (265,8K)debeserladiferenciadepolaridadexistenteentreambassustancias. Larespuestacorrectaeslac. 1.220.Lospuntosdefusión,ordenadosdeformacreciente,delossólidosindicadosson: a)BaO,LiF,KBryMgO b)LiF,KBr,MgOyBaO c)BaO,MgO,LiFyKBr d)KBr,LiF,BaOyMgO (O.Q.L.Galicia2012) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que forme una red cristalina más fuerte,esdecirlaquetengamayorenergíareticular. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,sonlasmismasenKBryLiF(+1y–1),yenBaOyMgO(+2y–2). Respectoalosradiosiónicos,sonmásgrandesenKBryBaOyaqueincluyeelementos delcuartoyquintoperiodo(KBr)ysegundoysextoperiodo(BaO).Acontinuación,MgO con elementos del segundo y tercer periodo y, finalmente, menores en el LiF con elementosdelsegundoperiodo. Teniendo en cuenta lo dicho, las energías reticulares y los puntos de fusión (K) deben tenerelsiguienteordencreciente: KBr(1007)<LiF(1118)<BaO(2196)<MgO(3125) Larespuestacorrectaeslad. 1.221.¿Cuáleselordendecreciente,segúnlalongituddelenlaceNN,enelquesedebende colocarlasmoléculas , y ? a) , , b) , , c) , , d) , , (O.Q.L.Galicia2012)(O.Q.L.Madrid2012) AlavistadelasrespectivasestructurasdeLewis: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 114 RespectoalalongituddelenlaceNN,seobservaquelamoléculadeN presentauntriple enlace por lo que este será el más corto de todos. A continuación, el siguiente enlace en longitudes eldelamoléculade N Oqueporpresentarresonanciatieneun enlacecuya longitudestácomprendidaentreladelenlacedobleyeltriple.Finalmente,elenlacemás largolecorrespondealamoléculadeN O quetieneenlacesencillo. Losvaloresdeladistanciadeenlaceencontradosenlabibliografía(pm)son: (178)< (113) (111) Larespuestacorrectaeslaa. 1.222.ElmodelodedoblehélicedelADNestablecequelasbasesnitrogenadasdelascadenas seenfrentanyaparecenentreellasenlacesounionesdeltipo: a)Iónico b)Covalentepolar c)FuerzasdevanderWaals d)Enlacedehidrógeno (O.Q.L.Madrid2012) Las bases nitrogenadas contienen grupos amino ‐NH entre los que forman enlaces intermolecularesdeltipoenlacedehidrógeno. Larespuestacorrectaeslad. 1.223.Lassustancias , , , , puntodeebullición.Elordencorrectoes: a) < < < < b) < < < = c) < < < < d) < < < < e) < < < < ,sehanordenadoporordencrecientedesu (O.Q.L.Valencia2012) Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperaturadeebulliciónmenorlecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzas intermolecularesmásdébiles. y son sustancias que tienen enlace covalente, pero además, se trata de ▪ moléculaspolaresqueformanunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,el másfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,sustemperaturasde ebulliciónsonmásaltasdeloquedeberíanser.Estatemperaturaesmuchomayoren elH OyaquepuededarmásenlacesdehidrógenoqueelCH OH. y son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ellas son fuerzas de dispersión de London, que son más intensas en el I ya que es una sustancia con gran volumen atómico, y por tanto, muy polarizable.Igualmente,elCl tienemayorvolumenyesmáspolarizablequeelCH .Delos . tres,lamayortemperaturadeebulliciónlecorrespondeal ylamenoral CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 115 es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que son muy intensasyaqueesunasustanciacongranvolumenatómico,yportanto,muypolarizable. Estas fuerzas tienen tal magnitud que hace esta sustancia sea sólida a temperatura y quetienenenlacede ambienteysupuntodeebulliciónessuperioralosdel hidrógeno. Elordencorrectodepuntosdeebullición(K)crecientees: (113)> (239,1)> (338)> (373)> (457,1) Larespuestacorrectaeslad. 1.224.Unmetalcristalizaconunaestructuracúbicacentradaenlascaras,ytieneunacelda unidadcuyaaristamide408pm.¿Cuáleseldiámetrodelosátomos? a)144pm b)204pm c)288pm d)408pm e)Ningunadelosanteriores (O.Q.L.Valencia2012) Según se observa en la figura, una red cúbica centradaenlascarascontiene4átomos: 1 1 8á t.(vé rtice)+ 6á t.(cara)=4á tomos 2 8 También se puede observar, que la diagonal de unacaradelcubo(D)estáintegradaporcuatro radiosatómicos. Apartirdelaaristadelcubodsepuedeobtenerelvalordeladiagonaldelacara: D= d +d D=d√2D=577pm 2r= 577pm =288,5pm 2 Larespuestacorrectaeslac. 1.225.Cuáldelassiguientespropuestasreferidasalaenergíareticularesfalsa: a) Se define como la energía que se desprende cuando se forma un mol de sólido iónico a partirdesusionesenfasegas b)MgOtieneunaenergíareticularmayorque c)Laenergíareticulardeunsólidoconionescuyascargasson+2y–2eseldoblequelade unsólidoconionescuyascargasson+1y–1 d)MgOtieneunaenergíareticularmayorqueLiF (O.Q.L.Valencia2012) a)Verdadera.Lapropuestacoincideconladefinicióndeenergíareticular. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) U=–1,39·10 116 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm lascargasiónicassonmayoresenelMgO(+2,–2) b)Verdadero.EnelcasodeMgOy mientrasqueenleCaCl son(+2,‐1).Además,elMgOcontieneuniondelsegundoperiodo (O ),mientrasqueelCaCl tieneunodelcuartoperiodo(Ca )queesdemayortamaño. c)Falso.Aunquelascargasseaneldoblesedesconoceelvalordeladistanciainteriónica, portanto,sepuedeafirmarquelaenergíareticularserámayorperononecesariamenteel doble. d)Verdadero.EnelcasodeMgOyLiFlascargasiónicassonmayoresenelMgO(+2,–2) mientras que en el LiF son (+1, –1). Además, aunque el MgO contenga un ion del tercer periodo (Mg ) el factor de las cargas tiene mayor incidencia en el valor de la energía reticular. Larespuestacorrectaeslac. 1.226.Cuáldelassiguientessubstanciasserásólidaatemperaturaambiente: a) b)HF c) d) e) (O.Q.L.Valencia2012) a)Verdadero. esunasustanciaqueformaunaredcristalinaiónicaqueessólidaa temperaturaambiente. y sonsustanciasquetienenenlacecovalentepolar,peroque b‐c‐e)Falso.HF, presentan enlace intermolecular de hidrógeno lo que motiva presentan temperaturas de ebullición anómalas. En el caso del agua, se forman más de estos enlaces que en las otras sustancias por lo que esta sustancia, a diferencia de las otras, es líquida a temperaturaambiente. d) Falso. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar y forma moléculas gaseosasatemperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslaa. 1.227.Elgrafitoyeldiamantesondosformasalotrópicasdelcarbono.Elpasodeunformaa otra: a)Esuncambiodeestadoaaltastemperaturas. b)Esunatransicióndefaseaaltaspresiones. c)Esuncambiodeestadoaaltaspresiones. d)Nosepuederealizar. (O.Q.L.Madrid2012) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 117 Comosepuedeobservareneldiagramadefases del carbono la conversión de grafito en diamante en es un cambio de fase que tiene lugaraaltaspresiones. Estaconversiónfueconseguidaporprimeravez porGeneralElectricen1955aunatemperatura de2289Kyunapresiónde650kbar. Larespuestacorrectaeslab. 1.228.¿Quémetalseencuentraenlavitamina a)Co b)K c)Fe d)Notienemetalesensuestructura. ? (O.Q.L.Madrid2012) LavitaminaB12ociaonocobalaminaes un compuesto que presenta un ion que se comporta como ácido de Lewisqueseencuentraunidomediante unenlacecoordinadoaungrupociano y a un macrociclo corrina que actúan comobasesdeLewis. Larespuestacorrectaeslaa. 1.229.¿Cuáldelossiguientescompuestosiónicostienemenorenergíareticular? a)LiF b)CsI c)NaCl d)BaO e)MgO (O.Q.N.Alicante2013)(O.Q.L.PreselecciónValencia2014)(O.Q.L.Cantabria2014) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm ∗ U=–1,39·10 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 118 Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes, le correspondemenorenergíareticularalasustanciaquepresentemenorescargasiónicasy mayordistanciainteriónica. Las sustancias BaO y MgO presentarán energías reticulares elevadas por estar formadas porionesdivalentes. Las sustancias LiF, CsI y NaCl son halogenuros alcalinos y por ello están formados por iones monovalentes, por tanto el factor carga no influye para determinar cuál es la sustanciaseleccionada.Eselfactordistanciainteriónicaelqueindicacuáldelastresposee elmínimovalordelaenergíareticular.Estaserámenorenlaespeciequeestéformadapor ionesdemayortamaño: LiFformadoporionesdeelementospertenecientesalsegundoperiodoUmáxima NaClformadoporionesdeelementospertenecientesaltercerperiodoUmedia CsIformadoporionesdeelementospertenecientesalsextoperiodoUmínima Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: MgO(–3791)>BaO(–3054)>LiF(–1049)>NaCl(–790)>CsI(–613) Larespuestacorrectaeslab. 1.230. ¿En cuál de las siguientes series las sustancias se presentan en orden decreciente de sustemperaturasdefusión? a) ,Na,NaCl, b)Na,NaCl, , c) ,NaCl,Na, d)NaCl, ,Na, e) ,Na,NaCl, (O.Q.N.Alicante2013) Presentará mayor temperatura de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor temperatura de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. esunasustanciaquetieneenlacecovalenteperoqueformaredesatómicasmuy ▪ difícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,porloquetieneuna elevadatemperaturadefusión,mayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. NaClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoqueformaunaredcristalinaiónicamuy difícil de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevadopuntodefusión,muchomayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. Na esuna sustancia quetiene enlacemetálicoque formauna redcristalina metálica. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevado punto de fusión,notanaltocomoeldelNaCl,yaqueelsodiopresentabajacarganuclear. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que serán bastanteintensasdebidoaqueesunasustanciacongranvolumenatómicoyelevadopeso molecularyqueportantoserámuypolarizable.Supuntodefusiónesbajoelmenorde todaslassustanciaspropuestas. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) (1873‐1998)>NaCl(1074)>Na(370,9)> 119 (170) Larespuestacorrectaeslac. 1.231. Un determinado sólido es muy duro, tiene una elevada temperatura de fusión y no conducelacorrienteeléctricamientraspermaneceeneseestado.Setratade: a) b)NaCl c) d) e)Cu (O.Q.N.Alicante2013) Siunasustanciasólidaesmuydura,descartadelaspropuestasaCO . Si una sustancia sólida tiene una elevada temperatura de fusión, descarta de las propuestasaI yH O. Siunasustanciasólidanoconducelacorrienteeléctricaenestadosólidodescartadelas propuestasaCu. La sustancia que presenta estas características propuestas es el NaCl que tiene enlace iónicoyformaunaredcristalinasólidaatemperaturaambiente. Larespuestacorrectaeslab. 1.232. ¿Cuál de las siguientes sustancias puede considerarse como ejemplo de una red covalente? a) (s) b) (s) c)MgO(s) d)NaCl(s) e) (s) (O.Q.N.Alicante2013) Unasustanciaqueformeunaredcovalentepresentalassiguientespropiedades: Debeserunsólidoatemperaturaambiente. Susátomosdebenestarunidosmedianteenlacecovalente.EstodescartaaMgOyNaCl. Tieneelevadastemperaturasdefusiónyebullición.EstodescartaaS yC H . Lasustanciaquecumplelaspropiedadesdadasesel . Larespuestacorrectaeslab. 1.233. Dadas las siguientes sustancias: NaCl, , y C (diamante), ¿en cuál están ordenadaslassustanciassegúnpuntosdeebullicióncreciente? a)NaCl< < <C(diamante) b) <NaCl< <C(diamante) c) < <NaCl<C(diamante) d) < <NaCl<C(diamante) e) < <C(diamante)<NaCl (O.Q.L.PreselecciónValencia2013) Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 120 temperatura de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. ▪ es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,quenosonmuy intensasdebidoyaquenoesunasustanciacongranvolumenatómico,yportanto,poco polarizable.Sutemperaturadeebullicióneslamásbajadetodas. ▪ esunasustanciaquetienenenlacecovalente,peroademás,setratadeunamolécula polarqueformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertede todos los enlaces intermoleculares. Por este motivo, su temperatura de ebullición es másaltadeloquedeberíaser. ▪ NaCl es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia de las anteriores, forma redescristalinasiónicasmuydifícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperatura ambiente,porloquetieneunaelevadatemperaturadeebullición,muchomayorqueel restodelassustanciaspropuestas. ▪ C (diamante) es una sustancia que tiene enlace covalente pero que forma redes atómicasmuydifícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,porlo que tiene una elevada temperatura de ebullición, mucho mayor que el resto de las sustanciaspropuestas. Elordencorrectodepuntosdeebullición(K)crecientees: (239,1)< (373)<NaCl(1738)>C(diamante)(5100) Larespuestacorrectaeslad. 1.234. De las siguientes sustancias: produceenlacedehidrógeno? a) b) c) d) e)HF f) , , , y HF, ¿en cuál de ellas no se (O.Q.L.PreselecciónValencia2013)(O.Q.L.CastillayLeón2014) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. H O, CH OH, NH y HF, sí poseen un átomo de hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo, oxígeno, oxígeno, nitrógeno y flúor, respectivamente, por lo que pueden darestetipodeenlace. y noposeenátomosdehidrógenounidosaunelementomuyelectronegativo, porloquenopuedendarenlacedehidrógeno. Lasrespuestascorrectassonayf. (EnValencianoapareceH TeyenCastillayLeón2014noaparecenCH yNH ). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 121 1.235.¿Cuáldelassiguientespropuestasesfalsa? a)Alfundirclorurodesodioserompenenlacesiónicos. b)AlsublimaryodoserompenfuerzasdevanderWaals. c)Alfundiroroserompenenlacesmetálicos. d)AlfundirhieloserompenenlacesdehidrógenoyfuerzasdevanderWaals. e)AlvaporizarC(diamante)serompenfuerzasdevanderWaals. (O.Q.L.PreselecciónValencia2013) a) Verdadero. El cloruro de sodio es una sustancia que presenta enlace predominantementeiónico. b) Verdadero. El yodo sólido es una sustancia que tiene enlace covalente y enlace intermoleculardevanderWaals,ysonlasfuerzasdedispersióndeLondonlasquedeben romperseparasublimarestasustancia. c)Verdadero.Eloroesunasustanciaquepresentaenlacemetálico. d) Verdadero. El hielo (s) es una sustancia que tiene enlace covalente y los enlaces intermoleculareshidrógenoyfuerzasdevanderWaals. e)Falso.Unasustanciaconunatemperaturadeebullicióntanelevadacomoeldiamante (5100K)esimposiblequepresentefuerzasintermolecularesdeltipovanderWaals. Larespuestacorrectaeslae. 1.236.Delassiguientessustancias¿cuáltieneelpuntodeebulliciónmásalto? a) b) c) d) e) (O.Q.L.Valencia2013) Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuertey,porelcontrario,la temperatura de ebullición más baja le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzasintermolecularesmásdébiles. Se trata de cinco sustancias que presentan enlace covalente polar pero que forman moléculas que no presentan momento dipolar permanente debido a que la geometría tetraédricaquepresentanhacequeloscuatrovectoresmomentodipolarseanulenentre sí.Lasúnicasfuerzasintermolecularesposiblesentreellassonfuerzasdedispersiónde London,quesonmásintensasenlasespeciescongranvolumenatómicoyelevadopeso molecular, factores que hacen estas sustancias sean más polarizables. La molécula de ,portanto,eslaquetienemayortemperaturadeebullición. mayortamañoes Consultandolabibliografía,elordencorrectodepuntosdeebullición(K)crecientees: CH (109)<SiH (161)<GeH (185)<SnH (221)<PbH (260) Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 122 1.237.Delassiguientesseriesdesustancias,¿encuálseencuentranordenadasporpuntode fusióncreciente? a) , , ,NaCl b) , , ,NaCl c) , , ,NaCl d) , ,NaCl, e) , , , ,NaCl (O.Q.L.Valencia2013) Presentará mayor temperatura de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperaturadefusiónmásbajalecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzas intermolecularesmásdébiles. esunasustanciaquetieneenlacecovalente,peroademás,setratadeunamolécula ▪ polarqueformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertede todos los enlaces intermoleculares. Por este motivo, su temperatura de fusión es más altadeloquedeberíaser. ▪ es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que son muy intensas debido ya que es una sustancia con gran volumen atómico, y por tanto, muy polarizable.Porestemotivosutemperaturadefusiónessuperioraladelamoniaco. ▪NaClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyadiferenciadelasanteriores,formauna red cristalina iónica muy difícil de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene una elevada temperatura de fusión, mucho mayor que las sustanciaspropuestas. ▪ esunasustanciaquetieneenlacecovalenteperoqueformaredesatómicasmuy difícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,porloquetieneuna elevadatemperaturadefusión,mayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. Consultandolabibliografía,elordencorrectodepuntosdefusión(K)crecientees: (195)< (386,9)<NaCl(1074)< (1873‐1998) Larespuestacorrectaeslad. 1.238. ¿Cuál de los siguientes grupos contiene, exclusivamente, compuestos que no son iónicos? a)HCN, , b) , ,KOH c)HCN, ,LiBr d) , , e) , , (O.Q.L.Valencia2013) Elúnicogrupoformadoporcompuestosquetienenenlacepredominantementecovalente , , . eselpropuestoenelapartadod) Loscompuestos ,KOH,LiBry contienenmetalesalcalinos.Estostienen una elevada tendencia a ceder electrones. Forman redes cristalinas iónicas sólidas a temperaturaambiente.Estassustanciastienenunelevadoporcentajedeenlaceiónico. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 123 1.239. El calcio cristaliza con una estructura cúbica centrada en las caras (o cúbica compacta).Elradioatómicodelcalcioes197pm,laaristamedirá(enpm): a)590 b)279 c)394 d)557 e)390 (O.Q.L.Valencia2013) Según se observa en la figura, una red cúbica centradaenlascarascontiene4átomos: 1 1 8á t.(vé rtice)+ 6á t.(cara)=4á tomos 2 8 También se puede observar, que la diagonal de unacaradelcubo(D)estáintegradaporcuatro radiosatómicos. Apartirdelradiodelátomosepuedeobtenerlaaristadelcubo: D= d +d 4r=d√2d= 4 197pm √2 =557pm Larespuestacorrectaeslad. 1.240. Señala la respuesta correcta. Las longitudes de enlace X−X en las moléculas de los halógenosvarían: a) < > > b) > > > c) < < < d) ≈ > > e) > > ≈ (O.Q.L.Valencia2013) Las moléculas de los halógenos presentan un enlace covalente sencillo cuya longitud dependedeltamañorelativodelosátomos.Estetamañovienedeterminadoporelnúmero decapaselectrónicasquetieneelátomo. Consultandolabibliografíaseobtienenlossiguientesvalores: Sustancia Periodo radiocovalente/pm 2 71 3 99 4 114 5 133 Larespuestacorrectaeslac. 1.241.Delossiguientescompuestos:HF, hidrógeno? a)HFy b)HFy c) y d) y , y ,¿encuálesdebenexistirenlacesde (O.Q.L.CastillayLeón2013) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 124 Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Lasúnicasdelassustanciaspropuestasquecumplenesadoblecondición,tenerunátomo yHF. muyelectronegativoypequeño,son Larespuestacorrectaeslaa. 1.242.¿Quésignificaqueunmetalesmaleable? a)Queesduro b)Quesepuederayar c)Quesepuedeobtenerenhojasdelgadas d)Quesepuedeobtenerenhilos (O.Q.L.CastillayLeón2013) El tipo de enlace que tienen los metales en el que los núcleos se encuentran unidos por medio de una nube de electrones que les rodea, permite que cuando se les somete a fuerzassuestructurasedeformeyadquieranformadehojasdelgadas.Estapropiedadse denominamaleabilidad. Larespuestacorrectaeslac. 1.243.¿Cuáldelassiguientessustanciasesmásprobablequeseaungasaunatemperatura de25°Cy1atmdepresión? a)MgO b) c)LiF d) (O.Q.L.CastillayLeón2013) Será gas a temperatura ambiente la sustancia que tenga enlace predominantemente covalenteypresentedébilesfuerzasintermoleculares. Las únicas de las sustancias de las propuestas que tiene enlace covalente son C H y B H ,perolaprimeraesunasustanciamuyvoluminosayporellomuypolarizable,loque hace que presente fuerzas de dispersión de London muy intensas que hacen cambiar su cuyas fuerzas de este estado de agregación al estado sólido. Esto no ocurre con el tiposonmenosymásdébiles,loqueprovocaqueseaungasencondicionesestándar. Larespuestacorrectaeslad. 1.244.¿Encuáldelossiguientesestadoseletanolpodríaconducirlaelectricidad? a)Sólido b)Líquido c)Gas d)Ninguno (O.Q.L.CastillayLeón2013) Una sustancia conduce la corriente eléctrica cuando permite el paso de los electrones a travésdesuestructura. El etanol es una sustancia que presenta enlace predominantemente covalente y cuyas moléculas se encuentran unidas entre sí por fuertes enlaces intermoleculares de hidrógenoloquehacequeseaunasustancialíquidaencondicionesambientales.Estetipo CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 125 desustancias,conestosenlaces,sonincapacesdeconducirlaelectricidadencualquier estadodeagregación. Larespuestacorrectaeslad. 1.245. Entre las siguientes sustancias: (A) , (B) y(E) ,lasquepresentanenlacesdehidrógenoson: a)AyC b)A,CyD c)A,CyE d)ByD , (C) , (D) (O.Q.L.Asturias2013) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Lasúnicasdelassustanciaspropuestasquecumplenesadoblecondición,tenerunátomo ,(C) ,y(D) . muyelectronegativoypequeño,son(A) Larespuestacorrectaeslab. 1.246.¿Cuáldelossiguientescompuestosespredominantementeiónico? a) b) c) d) (O.Q.L.Extremadura2013) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. AplicandoestecriterioaloscompuestosCaO,Cl O,SO yBF : Compuesto CaO Cl O SO BF Δχ 3,44– 1,00 =2,44 3,44– 3,16 =0,28 3,44– 2,58 =0,86 3,98 – 2,04 =1,95 Enlacepredominante iónico covalente covalente covalente Larespuestacorrectaeslaa. 1.247. Cuando una sustancia que es gaseosa en condiciones normales pasa a estado sólido, formarácristales: a)Iónicos b)Moleculares c)Covalentes d)Metálicos (O.Q.L.Murcia2013) Las sustancias que son gaseosas en condiciones tienen enlace predominantemente covalente.Cuandocambiansuestadodeagregaciónasólido,esporlaapariciónentrelas moléculasdeestassustanciasdedébilesfuerzasintermolecularesdeltipovanderWaals quedeterminanlaformacióndeunsólidomolecular. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 126 1.248.Señalaelcompuestoiónicobinario: a) b) c) d) (O.Q.L.Murcia2013) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. AplicandoestecriterioaloscompuestosClO ,CS yNa S: Compuesto ClO CS Na S Δχ 3,44– 3,16 =0,28 2,58 – 2,55 =0,03 2,55 – 0,93 =1,62 Enlacepredominante covalente covalente covalente‐iónico SedescartaelBaSO porseruncompuestoternarioyelcompuestoconmayordiferencia . deelectronegatividady,portanto,esel Larespuestacorrectaeslad. 1.249. A continuación se mencionan afirmaciones relativas a las propiedades de diversas sustancias.Indicalaquenoescorrecta: a)El tienemenorpuntodeebulliciónqueel . b)Lasacarosanoesconductoradelaelectricidadcuandoseencuentradisueltaenagua. d)ElC(grafito)esconductordelaelectricidad. e)Todoslosmetalessonduros. (O.Q.L.Galicia2013) a) Verdadero. El PH no puede formar enlaces de hidrógeno, mientras que el NH sí los forma.Porestemotivo,latemperaturadeebullicióndelPH esinferioraladelNH . b) Verdadero. La sacarosa es un sólido molecular con enlace covalente polar que se disuelve en agua al formarse enlaces intermoleculares del tipo enlaces de hidrógeno o dipolo‐dipolo, entre el sólido molecular y el agua, aunque no conduce la electricidad debidoalaausenciadeionesenladisolución. c)Verdadero.Cadaunodelosátomosdecarbonoqueformanelgrafitoseencuentraunido a otros tres mediante enlaces covalentes formando una red cristalina en la que existen electronesdeslocalizadosquepermitenelpasodelacorrienteeléctrica. d)Falso.Lasolubilidaddeuncompuestocristalinoiónicoenaguadependedelvalordela energíareticulardeeste.Amenorenergíareticularmayorsolubilidad. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes, le correspondemenorenergíareticularalasustanciaquepresentemenorescargasiónicasy mayordistanciainteriónica. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 127 Respectoalascargasiónicas: CaOcargaelevadaporestarformadoporionesdivalentes. CsIcargapequeñaporestarformadoporionesmonovalentes. Respectoalasdistanciasinteriónicas: CaOformadoporionespequeños(elementospertenecientesalosperiodos2y4). CsIformadaporionesgrandes(elementospertenecientesalosperiodos5y6). Deacuerdoconloanterior,laenergíareticulardelCaOesmuchomáselevadaqueladel CsI,portanto,CsIesmássolubleenaguaqueCaO. Larespuestacorrectaeslad. 1.250.¿Quécompuestoiónicotienelaenergíaderedmáspequeña? a)LiI b)NaF c) d)MgO (O.Q.L.Madrid2013) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm ∗ U=–1,39·10 Suponiendo que todos los compuestos dados tienen el mismo valor de las constantes, le correspondemenorenergíadereda lasustancia quepresentemenorescargasiónicasy mayordistanciainteriónica. LassustanciasMgCl yMgOpresentaránenergíasreticulareselevadasporestarformadas porionesdivalentes. Las sustancias LiI y NaF son halogenuros alcalinos y por ello están formados por iones monovalentes, por tanto, el factor carga no influye para determinar cuál es la sustancia seleccionada. Es el factor distancia interiónica el que indica cuál de las dos posee el mínimovalordelaenergíareticular.Estaserámenorenlaespeciequeestéformadapor ionesdemayortamaño: LiIformadoporionesdeelementospertenecientesalosperiodos2y5Umenor NaFformadoporionesdeelementospertenecientesalosperiodos2y3Umayor Losvaloresobtenidosenlabibliografía(kJ/mol)son: MgO(–3791)>MgCl (–2526)>NaF(–930)>LiI(–764) Larespuestacorrectaeslaa. (CuestiónsimilaralapropuestaenAlicante2013). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 128 1.251.¿Cuáldelassiguientessustanciastienelamenortemperaturadeebullición? a) b) c) d) (O.Q.L.Madrid2013) Presentará menor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásdébiles. Lascuatromoléculastienenenlacecovalentepolarypresentanenlaceintermoleculardel tipo dipolo‐dipolo, aunque, el H O es la única que presenta, además, enlace intermoleculardeltipoenlacedehidrógenoporloquelecorrespondelatemperaturade ebulliciónmásalta. Delostrescompuestosrestantes,lasfuerzasintermolecularessonmásdébilesamedida yaqueel quedecreceeltamañodelamolécula,portanto,lamoléculamáspequeñaes azufreesunelementodeltercerperiodo. Losvaloresdelospuntosdeebullición(K)decrecientesencontradosenlabibliografíason: H O(373)>H Te(271,8)>H Se(231,9)>H S(213) Larespuestacorrectaeslab. 1.252. El alcanfor sólido es insoluble en agua pero es soluble en aceite vegetal. La mejor explicaciónparadescribirestecomportamientoesqueelalcanfores: a)Sólidoiónico b)Sólidometálico c)Sólidomolecular d)Sólidoreticular (O.Q.L.Madrid2013) Si una sustancia es insoluble en agua y soluble en aceite vegetal, debe tener un enlace covalente y formar un sólido molecular, y las fuerzas intermoleculares que explican la solubilidadtienenqueserdeltipodedispersióndeLondon. Larespuestacorrectaeslac. 1.253. ¿En cuáles de las siguientes sustancias en estado líquido: , Ar, , y ,lasúnicasfuerzasintermolecularessondetipodispersióndeLondon? a)SoloenAr b)SoloenAry c)SoloenAr, y d)Soloen y e)Soloen (O.Q.N.Oviedo2014) LosenlacesintermolecularesdeltipofuerzasdedispersióndeLondonsepresentanen aquellas sustancias que tienen enlace covalente, pero que generalmente no presentan momentodipolarpermanente. Delassustanciaspropuestas: ▪ Ar no forma enlaces ya que se trata de un elemento inerte que tiene su última capa completa con ocho electrones de valencia y únicamente forma enlaces intermolecularesdeltipodispersióndeLondon. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 129 ▪ H S,CF HyPCl sonmoléculaspolaresquepresentanenlacesintermolecularesdeltipo dipolo‐dipoloademásdeenlacesintermolecularesdeltipodispersióndeLondon. ▪ CH OH es una molécula polar que presentan enlaces intermoleculares del tipo dipolo‐ dipoloademásdeenlacesintermolecularesdehidrógeno. Larespuestacorrectaeslaa. 1.254.Conlassiguientesenergíasdeenlace(A,B,CyDsonelementoshipotéticos): EnlaceEnergíadeenlace(kJ· )EnlaceEnergíadeenlace(kJ·· ) A−A 435 A−B 564 B−B 155 A−C 431 C−C 242 A−D 368 D−D 192 B−C 255 C−D 217 Losdoselementosquetienenvaloresdeelectronegatividadmáspróximosson: a)AyB b)AyC c)AyD d)ByC e)CyD (O.Q.N.Oviedo2014) Pauling propone que en las moléculas existe una energía de resonancia iónica (ΔE) que mideelcarácteriónicoparcialdelasmismasyqueestárelacionadaconladiferenciade electronegatividad (Δχ) de los elementos que las forman. Las ecuaciones que relacionan estasenergíasyladiferenciadeelectronegatividadson: EXY =energı́adeenlacedelamolé culaXY ΔE=EXY EX2 ·EY2 EX2 =energı́adeenlacedelamolé culaX2 EY2 =energı́adeenlacedelamolé culaY2 ΔE=energı́aderesonanciaió nica ΔE=k Δχ k=constante Δχ=diferenciadeelectronegatividadentreXeY LamoléculaquepresentemenorvalordeΔEtendrámenorvalordeΔχ. LosvaloresdeΔEparalasmoléculasdadasson: CompuestoA−B: CompuestoA−C: ΔE=564√435·155=304kJ·mol ΔE=431 √435·242 =106,5kJ·mol CompuestoA−D: CompuestoB−C: ΔE=368√435·192=79kJ·mol ΔE=255 √155·242 =61kJ·mol CompuestoC−D: ΔE=217√242·192=1,4kJ· Larespuestacorrectaeslae. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 1.255.Latemperaturadeebullicióndelassustanciasarsano( monóxidodecarbonoysilanoordenadademayoramenores: a)Arsano,monóxidodecarbono,monoclorurodeyodo,silano b)Monoclorurodeyodo,arsano,silano,monóxidodecarbono c)Monóxidodecarbono,arsano,monoclorurodeyodo,silano d)Silano,monóxidodecarbono,arsano,monoclorurodeyodo e)Arsano,monoclorurodeyodo,monóxidodecarbono,silano 130 ),monoclorurodeyodo, (O.Q.L.Valencia2014) Presentará mayor temperatura de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperaturadeebulliciónmenorlecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzas intermolecularesmásdébiles. ) son Monóxido de carbono (CO), monocloruro de yodo (ICl) y arsano ( sustanciasquetienenenlacecovalentepolar.Presentanenlacesintermolecularesdeltipo dipolo‐dipolo y, además, fuerzas de dispersión de London, que son más intensas en el ICldebidoyaqueesunasustanciacongranvolumenatómico,yportanto,muypolarizable y, sin embargo, muy débiles en el CO debido al pequeño tamaño de esta molécula. Por tanto,lamáximatemperaturadeebulliciónlecorrespondealIClylamínimaalCO. ) esunasustanciaquetieneenlacecovalentenopolar.Lasúnicasfuerzas Silano( intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,quenosonmuy intensasdebidoalpequeñotamañodelátomodesilicio.Lecorrespondeunatemperatura deebulliciónbaja. Elordencorrectodepuntosdeebullición(K)crecientees: ICl(370,6)> (210,7)> (161)>CO(81,6) Larespuestacorrectaeslab. 1.256. ¿Cuál de las siguientes series de sustancias se encuentran ordenadas de menor a mayortemperaturadefusión? a) , ,NaCl, b) ,NaCl, , c) , ,NaCl, d)NaCl, , , e) , ,NaCl, (O.Q.L.PreselecciónValencia2014) Presentará mayor temperatura de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,la temperaturadefusiónmásbajalecorresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzas intermolecularesmásdébiles. ▪ es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que son muy débiles a que es una sustancia con pequeño volumen atómico, y por tanto, muy poco polarizable. Por este motivo le corresponde latemperatura de fusión menor de todas lassustanciaspropuestas. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero además, se trata de una ▪ moléculapolarqueformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmás fuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,sutemperaturadefusión esmásaltadeloquedeberíaser. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 131 ▪NaClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoyadiferenciadelasanteriores,formauna red cristalina iónica muy difícil de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene una elevada temperatura de fusión, mucho mayor que las sustanciaspropuestas. esunasustanciaquetieneenlacecovalenteperoqueformaredesatómicasmuy ▪ difícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,porloquetieneuna elevadatemperaturadefusión,mayorqueelrestodelassustanciaspropuestas. Consultandolabibliografía,elordencorrectodepuntosdefusión(K)crecientees: (53,5)< (175,6)<NaCl(1074)< (1873‐1998) Larespuestacorrectaeslaa. 1.257.¿Cuáldelossiguientescompuestosesiónico? a) b)NaBr c) d)ICl (O.Q.L.CastillayLeón2014) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. Aplicandoestecriterioaloscompuestosdados: Compuesto NF NaBr CCl ICl Δχ 3,98 – 3,04 =0,94 2,96 – 0,93 =2,03 3,16 – 2,55 =0,61 3,16 – 2,66 =0,50 Enlacepredominante covalente iónico covalente covalente Larespuestacorrectaeslab. 1.258.Cuáldeestassustanciastienemayorsolubilidadenagua: a)NaCl b) c) d)CuO (O.Q.L.CastillayLeón2014) La especie NaOH tiene enlace predominantemente iónico y en agua se disocian fácilmente en iones ya que las fuerzas de atracción regidas por la ley de Coulomb que mantienenunidosalosionesqueformanlaredcristalinasehacenmuchomáspequeñas enaguadebidoaquelaconstantedieléctricadelaguatieneunvalorelevado(=800). Posteriormente, los iones se ven atraídos por moléculas de agua mediante interacciones ion‐dipolo. La especie CuO no tiene enlace predominantemente iónico ya que, al ser el cobre un metaldetransición,ladiferenciadeelectronegatividadentreloselementosquelaforman noeslosuficientementegrandeparaquepredomineestetipodeenlace.Porestemotivo nosedisociafácilmenteenionesalintroducirlaenagua. tienen enlace covalente pero no presentan momento dipolar Las especies de y permanenteporlonopuedeexistirningúntipodeinteracciónentrelasmoléculasdeCCl ylasdeH O,portanto,ambassustanciassoninmisciblesentresí. Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 132 1.259.Elpuntodeebullicióndel es: a)MayorqueeldelCO. b)MenorqueeldelCO. c)Hiervenalamismatemperatura. d)Ambossongasesacualquiertemperatura. (O.Q.L.CastillayLeón2014) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermolecularesmásintensas. COesunasustanciaquepresentaenlacecovalentepolar.Susmoléculasseunenmediante fuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo. es una sustancia que presenta enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblessondeltipofuerzasdedispersióndeLondon. Lasfuerzasdipolo‐dipolodelCOsonunpocomásfuertesquelasdedispersióndeLondon existentesentrelasmoléculasN ,motivoporelqueelpuntodeebullicióndel (77,4 K)esalgomenorqueeldeCO(81,6K). Larespuestacorrectaeslab. 1.260.Lasdenominadas“FuerzasdevanderWaals”: a)Sonresponsablesdelestadosólidodel . b)Sedanentrelasmoléculasdelosgasesconcomportamientoideal. c)Noexistenentremoléculasconenlacescovalentes. d)Aparecenentreloselectronesyelnúcleodeátomosmuyelectronegativos. (O.Q.L.Murcia2014) a)Verdadero.LasfuerzasintermolecularesdevanderWaalsconocidascomofuerzasde dispersióndeLondon,sonlasúnicasexistentesentrelasmoléculasdeloshalógenosque nopresentanmomentodipolarpermanentedebidoaqueambosátomossonidénticos. La intensidad de estas fuerzas aumenta con el volumen atómico, factores que hacen que lassustanciasseanmáspolarizables.Porestemotivo,alatemperaturade0C,elcloro(99 pm)esungas,mientrasque,elyodo(133pm)esunsólidomolecular. b)Falso.LaintensidaddelasfuerzasdevanderWaalsestárelacionadaconladesviación delcomportamientoidealdelosgases. c)Falso.LasfuerzasdevanderWaalsseproducenentremoléculasconenlacecovalente. d)Falso.LapropuestaesabsurdayaquelasfuerzasvanderWaalssonintermoleculares, nosonintraatómicas. Larespuestacorrectaeslaa. 1.261.SisepresentaporXunelementodenúmeroatómico11yporYaldenúmeroatómico 16,elcompuestoformadoporambosserá: a) ydenaturalezaiónica b) ydenaturalezaiónica c) ydenaturalezacovalente c) ydenaturalezacovalente (O.Q.L.Murcia2014) ElelementoXtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s porloquesetrata de un elemento del grupo 1. El valor de n = 3 indica que es el sodio. Tiene tendencia a cederunelectrónyformarelionNa . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 133 ElelementoYtieneunaconfiguraciónelectrónicaabreviada[Ne]3s 3p porloquese trata de un elemento del grupo 16. El valor de n = 3 indica que es el azufre. Tiene tendenciaacaptardoselectronesyformarelionS . ParacumplirconlacondicióndeelectroneutralidadsecombinandosátomosdeA(sodio) con un átomo de B (azufre) por lo que la fórmula más probable del compuesto formado conenlacepredominantementeiónico. poramboses Larespuestacorrectaeslaa. (CuestiónsimilaralapropuestaenAsturias2006). 1.262.¿Quésustanciatendráelpuntodeebulliciónmásalto, oClF? a)ClF b) c)Serásimilarenambasporqueestánformadasporelementosdelamismanaturaleza. d)Parasaberlonecesitaríamosconocerlaenergíadeenlacedelasmismas. (O.Q.L.Murcia2014) LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson: DeacuerdoconelmodeloRPECVClF,y sonespeciesqueseajustanalafórmulaAXE y alasquecorrespondennúmerosestéricos(m+n)=4,conunadisposiciónTETRAÉDRICAy geometríaLINEAL.ClFesPOLARyaquesusátomossondiferentesy esNOPOLARya queambosátomossoniguales. Las fuerzas intermoleculares que mantienen unidas a las moléculas de ClF son del tipo dipolo‐dipoloquesonmásdébilesquelasfuerzasdedispersióndeLondonquesonlasque unenlasmoléculasdeCl . Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermoleculares más intensas. Por tanto, el punto de ebullición del ClF (173,1 K) es menorqueel (239,1K). Larespuestacorrectaeslab. 1.263.Delassiguientessustancias,¿cuálpresentalasfuerzasintermolecularesdeatracción másintensas? a) b) c) d) (O.Q.L.Murcia2014) Excepto la molécula de H , las tres moléculas restantes tienen enlace covalente polar y es la única que presentan enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo, aunque, el presenta, además, enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno que es el enlace intermolecularmásfuertequeexiste. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 134 1.264.Lasfuerzasdeenlacedehidrógeno(opuentesdehidrógeno): a)SonmásdébilesquelasdevanderWaals. b)Sonlasqueprovocanelestadolíquidodel . c)SepuedendarentremoléculasconenlacesN−H. d)Lasencontramosentremoléculasde . (O.Q.L.Murcia2014) a)Falso.Elenlacedehidrógenoeselmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares. b) Falso. Las fuerzas intermoleculares que mantienen unidas a las moléculas de Br son del tipo fuerzas de dispersión de London que son tanto más intensas cuanto más voluminosasealaespeciequímica. c) Verdadero. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. d)Falso.Segúnloexpuestoenelapartadoanterior. Larespuestacorrectaeslac. 1.265.Enrelaciónaltipodeenlacedelassustancias:KCl, ,Nay ,esciertoque: a)TodaspresentanenlacecovalentemenoselNaquetieneenlacemetálico. b)Todaspresentanenlaceiónicomenosel queescovalente. c)TodossoncompuestoscovalentesmenoselKClqueesiónico. d) y presentanenlacecovalente. (O.Q.L.Murcia2014) KClesunasustanciaquetieneenlaceiónicoqueformaunaredcristalinaiónica. esunasustanciaquetieneenlacecovalentenopolaryformamoléculasgaseosasa temperaturaambiente. Naesunasustanciaquetieneenlacemetálicoqueformaunaredcristalinametálica. esunasustanciaquetieneenlacecovalentepolaryformamoléculasgaseosasque seunenentresímedianteenlacesdehidrógeno. Larespuestacorrectaeslad. 1.266.Cuáldelassiguientessustanciastienemenorpuntodefusión:cloro,sodio,bromurode cesioydiamante. a)Cloro b)Sodio c)Bromurodecesio d)Diamante (O.Q.L.Baleares2014) El menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares posibles en ella son fuerzas de dispersión de London, que son muy débiles debido a que es una sustancia con pequeño volumen atómico y bajo peso molecularyqueportantoserápocopolarizable.Supuntodefusiónesmuybajo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 135 CsBresunasustanciaquetieneenlaceiónicoqueformaunaredcristalinaiónicamuy difícil de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevadopuntodefusión. Na esuna sustancia quetiene enlacemetálicoque formauna redcristalina metálica. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente, por lo que tiene un elevado punto de fusión,notanaltocomoeldelNaCl,yaqueelsodiopresentabajacarganuclear. ▪ C (diamante) es una sustancia que tiene enlace covalente pero que forma redes atómicasmuydifícilesderomper.Estasustanciaessólidaatemperaturaambiente,porlo que tiene una elevada temperatura de fusión, mucho mayor que el resto de las sustanciaspropuestas. Losvaloresdelospuntosdefusión(K)encontradosenlabibliografíason: (171,6)<Na(370,9)<NaCl(909)<C(diamante)(4713) Larespuestacorrectaeslaa. 1.267.Indicalaproposicióncorrectasobrelaenergíadeundobleenlacecarbono‐carbono: a)Eseldoblequeladeunenlacesencillocarbono‐carbono. b)Esmásgrandequeladeunenlacesencillocarbono‐carbonoperonoeldoble. c)Esmayorqueeldobledeladeunenlacesencillocarbono‐carbono. d)Esmenorqueladeunenlacesencillocarbono‐carbono. (O.Q.L.Baleares2014) ElenlacesencilloC‒Cesunenlaceσ,mientrasqueelenlacedobleC=Cestáformadopor unenlaceσyotroπ.Comoambosenlaces,σyπ,tienendiferenteenergía,laenergíadel enlaceC=C noes el doble delaenergíadel enlaceC‒C,perosíquees mayorque la energíadelenlaceC‒C. Larespuestacorrectaeslab. 1.268.¿Cuáldelossiguientescompuestostienemayorcarácteriónico? a)BF b) c) d)HBr (O.Q.L.LaRioja2014) Uncompuestoseconsideraquetieneenlacepredominantementeiónicosiladiferenciade electronegatividad (Δχ) que existe entre los elementos que lo forman es superior a 2,0. AplicandoestecriterioaloscompuestosSO yHBr: Compuesto SO HBr Δχ 3,44– 2,58 =0,86 2,96 – 2,20 =0,76 Enlacepredominante covalente covalente El compuesto contiene el elemento potasio, un metal alcalino con elevada tendencia a ceder electrones. Forma una red cristalina iónica sólida a temperatura ambiente.Estasustanciatieneunelevadoporcentajedeenlaceiónico. Laespecie nopuedeseruncompuestoestable,deberíaserBF . Larespuestacorrectaeslab. (CuestiónsimilaralapropuestaenBurgos1998). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 136 1.269.¿Cuáldelassiguientesespeciesesparamagnética? a) b) c) d) (O.Q.L.Valencia2014) Una especie es paramagnética si presenta electrones desapareados. Estas sustancias interaccionandébilmenteconuncampomagnético. a) Falso. En la distribución de electronesenlosorbitalesmoleculares paramoléculadeN seobservaqueno presenta electrones despareados por lo que se trata de una especie DIAMAGNÉTICA. b) Verdadero. En la distribución de electronesenlosorbitalesmoleculares para especie O‒2 se observa que presenta electrones desapareados por lo que se trata de una especie PARAMAGNÉTICA. c) Falso. En la distribución de electronesenlosorbitalesmoleculares para especie F se observa que no presenta electrones despareados por lo que se trata de una especie DIAMAGNÉTICA. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 137 d) Falso. En la distribución de electronesenlosorbitalesmoleculares para especie O2‒ 2 se observa que no presenta electrones despareados por lo que se trata de una especie DIAMAGNÉTICA. Larespuestacorrectaeslab. 1.270.CuandoseordenanlassustanciasMgO,LiF, energíareticular,elordencorrectoes: a)LiF>MgO> >NaCl b)LiF> >MgO>NaCl c) >LiF>MgO>NaCl d)MgO> >LiF>NaCl yNaClenordendecrecientedesu (O.Q.L.Valencia2014) La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm Respectoalascargas,sonlasmismasenLiFyNaCl(+1y–1),enelCaCl (+2y–1)yenel MgO(+2y–2). Respectoalosradiosiónicos,sonmásgrandesenCaCl (cuartoytercerperiodo);algo máspequeñosenNaCl(ambosdeltercerperiodo);máspequeñosaúnenMgO(terceroy segundo periodo); y finalmente, los más pequeños son los de LiF (ambos del segundo periodo). Teniendo en cuenta lo dicho, las energías reticulares (kJ/mol) deben tener el siguiente ordendecreciente: MgO(–3791)> (–2223)>LiF(–1049)<NaCl(–790) Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008yValencia2011). 1.271. El aumento progresivo en los puntos de ebullición de los haluros de hidrógeno, HX: HCl=–85,1°C;HBr=–66,8°C;HI=–35,4°C,esdebidoa: a)Lasfuerzasentredipolosaumentanyaquelosmomentosdipolaresaumentandecloroa yodo. b)ElenlaceH−Xsehacemásfuertedecloroayodo. c)Elenlacedehidrógenosehacemásfuertedecloroayodo. d)LasfuerzasdeLondonsonmásintensasalaumentarlamasamoleculardeHX. (O.Q.L.Valencia2014) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 138 Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición le corresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles. Las tres moléculas tienen enlace covalente polar y presentan, además, enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo y fuerzas de dispersión de London, que son más intensasconformeaumentaelvolumendelamoléculay,tambiénsumasamolar,yaquese cambiadeperiodo. Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenCórdoba2007yotras). 1.272.Elcromo(A=52g· )cristalizaenunaredcúbicacentradaenelcuerpo,dondela longituddelaaristadelaceldaunidadesde288pm.Ladensidad(g· )delcromoes: a)21,7 b)14,4 c)3,6 d)7,2 (Dato.L=6,022·10 ) (O.Q.L.Valencia2014) Según se observa en la figura, una red cúbica centradaenelcuerpocontiene2átomos: 1 8á t.(vé rtice)+1á t.(centro)=2á tomos 8 Elvolumendelaceldillaunidades: V= 288 pm 1 cm 10 pm = 2,39·10 cm3 Relacionandovolumen,átomosymasamolardelmetalseobtieneladensidaddelmismo: cubo 1mol 52g 2á tomos =7,2g·cm cubo 2,39·10 cm3 6,022·10 á tomos 1mol Larespuestacorrectaeslad. 1.273.LassustanciasCu,NaI, y tienenlaspropiedadescitadasenlatablaadjunta. Sustancia Tfusión Conductividadeléctrica (°C)sólidofundido (1) 1083 Sí Sí (2) 119 No No (3) 2700 No No (4) 660 No Sí Apartirdelamismasepuedenidentificarlassustanciascomo: (1)(2)(3)(4) a)Cu NaI b)Cu NaI c)NaI Cu d) NaICu (O.Q.L.Asturias2014) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 139 Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte. Los sólidos covalentes reticulares no conducen la corriente eléctrica en ningún tipo de estadodeagregación. Lossólidosmetálicosconducenlacorrienteeléctricaenestadosólidoofundidos. Lossólidoscovalentemolecularespresentanenlacecovalenteentresusátomosyforman moléculas que se pueden unir entre sí mediante enlaces intermoleculares, pero no presentanningúntipodeconductividadeléctrica. 1) Cu es una sustancia que tiene enlace metálico y forma una red cristalina sólida a temperaturaambiente.Lasfuerzasquemantienenunidosalosátomosdecobreenlared sonmuyintensas,portanto,sutemperaturadefusióneselevada(1083°C). Laredmetálicadelcobreenestadosólidopermiteelpasodeloselectronesatravésde ella,ycuandosefunde,todavíasemantienenlasunionesentrelosionesporloquelos electronespuedenseguircirculandoatravésdeellos 2) es una sustancia que tiene enlace covalente y forma moléculas no polares que se unenentresímediantefuerzasintermolecularesdedispersióndeLondon.Setratadeuna sustancia que es sólida a temperatura ambiente, pero como las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas no son demasiado intensas su temperatura de fusión no es relativamentebaja(119°C). Laestructuradelazufrenopresentaionesnielectroneslibresenestadosólidonilíquido porloquenopermiteelpasodeloselectronesatravésdeella. esunasustanciaqueformaunaredcovalentesólidaatemperaturaambiente.Las 3) fuerzas que mantienen unidos a los átomos en la red son muy intensas, por tanto, su temperaturadefusiónesmuyelevada(2700°C). Estetipodesólidosiónicosnoconducenlacorrienteeléctricaenestadosólidonifundidos ya que no presenta iones ni electrones libres en estado sólido ni líquido por lo que no permiteelpasodeloselectronesatravésdeella. 4) NaI es una sustancia que forma una red iónica sólida a temperatura ambiente. Las fuerzasquemantienenunidosalosionesenlaredsonintensas,portanto,sutemperatura defusiónesrelativamenteelevada(660°C). Los sólidos iónicos no conducen la corriente eléctrica en estado sólido. Solo presentan conductividad eléctrica cuando se les funde o disuelve en agua, ya que medianteestasdosoperacionesserompelaredcristalinayquedanlibreslosionesloque permiteelpasodeloselectronesatravésdelosmismos. Larespuestacorrectaeslab. 1.274.Larazónporlaqueelpuntodeebullicióndel esmenorqueeldel a)El esuncompuestopolaryel noloes. b)Enel nohayenlacesdehidrógenoentrelasmoléculasyenel sí. c)LasfuerzasdevanderWaalsen sonmásintensasqueen . d)Lasmoléculasde sondemayortamañoquelasde . es: (O.Q.L.Asturias2014) ElPH nopuedeformarenlacesdehidrógeno,mientrasqueelNH sílosforma,yaque estetipodeenlaceintermolecularsoloesposibleentremoléculasquetienenunátomode hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoqueseveatraídoala CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 140 vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Porestemotivo,latemperaturadeebullicióndelNH essuperioraladelPH . Larespuestacorrectaeslab. 1.275.¿Quéenlaceesmásfuerte? a)C=C b)C=N c)C=O d)C=S (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) Como se trata de enlaces dobles del carbono con diferentes elementos, será más fuerte aquél en el que átomo que se une sea más pequeño. Se descarta el azufre por ser un elemento del tercer periodo. De los otros tres elementos del segundo periodo, el más pequeñoeseloxígenoyaqueeselquesunúcleoposeemayorcargaefectiva.Portanto,el enlacemásfuerteesC=O. Larespuestacorrectaeslac. 1.276.LosenlacesSi−Oenlaredde a)Covalentecoordinado b)Iónico c)Covalentenopolar d)Covalentepolar sondeltipo: (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) ElenlaceexistenteentrelosátomosdeSiyOesunenlacedeltipocovalentepolaryaque setratadeelementoscondiferenteelectronegatividadquenotiendenacederelectrones. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 141 2.PROBLEMASdeENLACEQUÍMICOyPROPIEDADES 2.1.Unamuestradesconocidatienelassiguientespropiedades: ‐esunsólidoquesublimaa3500°Cenelvacío ‐noessolubledeformaapreciableenagua ‐tampocoessolubledeformaapreciableendisolventesorgánicos ‐conducelacorrienteeléctrica,perosolocuandosecolocadedeterminadamanera entrelosbornesdeunapila,mientrasquenolaconducedeformaapreciablecuando secolocaperpendicularmentealaorientaciónanterior ‐serompeenláminasconciertafacilidad. ¿Qué clase de sustancia es? ¿Qué sustancia concreta podría ser? Explica brevemente la relaciónentrelaestructuradelasustanciaylaspropiedadesderivadas. (Valencia1998) Setratadesólidomolecularoreticular.Enconcretoeselgrafito,quesublimaa3500°Cy quepresentaunaestructurareticularenlaquecadaátomodecarbonoseencuentraunido aotrostresátomosformandoplanosdehexágonos. Los enlaces entre átomos de carbono son muy fuertes por lo que se forma una red cristalina a temperaturaambientequesoloserompe(sublima)a 3915 K (según la bibliografía). Cualquier tipo de disolventeesincapazderomperdichared. Los enlaces entre los planos son más largos y débiles que los existentes entre los átomos de carbono del plano lo que motiva que el grafito se rompaenláminasconciertafacilidad. Los átomos de carbono del plano presentan hibridación sp por lo que tiene electrones deslocalizadosquepuedenmoverselibrementeenla dirección del plano, es decir conduce la corriente eléctrica, pero no lo hace en la dirección perpendicularentreplanos. 2.2. Dadas las sustancias cloro ( ), amoníaco ( ), formaldehído ( ( ),contestarazonadamentealassiguientescuestiones: a)EscribelasfórmulasdeLewisparacadaunadeellas. b)¿Cuálesdeestasmoléculassonpolares? c)¿Quécompuestospresentanenlacedehidrógeno? d)¿Cuálpresentarámayorpuntodeebullición?¿Ycuálmenor? ) y cloroformo (Valencia1998) a)LasestructurasdeLewisdelascuatrosustanciasson,respectivamente: es una sustancia cuya b) De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central se ajustaalafórmulaAXE alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloquesu disposiciónestetraédricaysugeometríaesLINEALalexistirúnicamentedosátomos. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 142 Al tratarse de átomos idénticos no cabe la posibilidad de formación de dipolos permanentesporloquelamoléculaesNOPOLAR. DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa la fórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y su geometría es PIRAMIDAL ya que solo hay tres ligandos unidosalátomocentral. Comoelnitrógeno(=3,04)esmáselectronegativoqueel hidrógeno(=2,20)existentresdipolosdirigidoshaciael nitrógeno,HN,yconesageometríalaresultantedelos vectores momento dipolar no es nula (μ = 1,47 D) y la moléculaesPOLAR. DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa la fórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 3 por lo que su disposición y geometría es TRIANGULARPLANA. Como el oxígeno ( = 3,44) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) y que el hidrógeno ( = 2,20) existen tres dipolos, dos dirigidos hacia el carbono, H C, y otro hacia el oxígeno, C O, y con esa geometría la resultante delosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=2,33D)y lamoléculaesPOLAR. DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa la fórmula AX a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición y geometría es TETRAÉDRICA. Como el cloro ( = 3,14) es más electronegativo que el carbono ( = 2,55) y que el hidrógeno ( = 2,20) existen cuatro dipolos, tres dirigidos hacia el cloro, C Cl, y otro haciaelcarbono,HC,yconesageometríalaresultante delosvectoresmomentodipolarnoesnula(μ=1,01D)y lamoléculaesPOLAR. c)Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido aunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectronessolitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. De las cuatro sustancias propuestas, la única que cumple las condiciones para ya que tiene átomos de hidrógeno unidos a un formar enlace de hidrógeno es átomomuyelectronegativo(N)quesevanaveratraídosporelpardeelectronessolitario deunodeestosátomosdeunamoléculavecina. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 143 d) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición le corresponderáalasustanciaquepresentelasfuerzasintermolecularesmásdébiles. es una sustancia que presenta enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmuy débiles debido a que es una sustancia con pequeño volumen atómico y bajo peso molecular,portantoserámuypocopolarizable.Poresto,debeserlasustanciaconmenor puntodeebullición. es una sustancia que presenta enlace covalente polar. Además tiene enlace de hidrógeno. Por tanto, esta sustancia será la que presente el siguiente mayor punto de ebullición. y son sustancias que presentan enlace covalente polar. Pueden presentar fuerzas intermoleculares dipolo‐dipolo y fuerzas de dispersión de London, que serán másintensasenHCCl3debidoaquesetratasustanciamuyvoluminosayconelevadopeso molecular.Portanto,debeserlasustanciaconmayorpuntodeebullición. Losvaloresdelospuntosdeebulliciónencontradosenlabibliografíason: Sustancia /K 238,6 240 254 334 2.3.Contestaverdaderoofalsoalassiguientesafirmaciones,justificandolarespuesta: a)Laglucosasedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica. b)Elnaftalenosedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica. c)Laglucosasedisuelveenaguadestilada,ladisoluciónnoconducelacorrienteeléctrica. d)ElKNO3sedisuelveenbenceno,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica. e)Elnaftalenosedisuelveenaguadestilada,ladisoluciónconducelacorrienteeléctrica. (Valencia1999) a) Falso. La glucosa no se disuelve en benceno. Como el benceno es no polar, no existe posibilidaddeformacióndeenlacesintermolecularesentreambassustancias. b) Falso. Sí que es cierto que el naftaleno se disuelve en benceno ya que se trata de un procesoenelqueprácticamentenoseintercambiacalor(ΔH≈0),perosíqueaumentael desorden (ΔS > 0), por tanto, ΔG = ΔH TΔS < 0 por lo que es proceso es espontáneo. Puededecirsequesecumpleelaforismo,losemejantedisuelvealosemejante. La disolución formada no conduce la corriente eléctrica ya que los electrones no tienen libertaddemovimientoenlamisma. c)Verdadero.Síqueesciertoquelaglucosasedisuelveenaguadestiladayaquesetrata de un proceso en el que se forman enlaces intermoleculares de hidrógeno entre las moléculasdeglucosaylasdeagua. La disolución formada no conduce la corriente eléctrica ya que los electrones no tienen libertaddemovimientoenlamisma. d) Falso. El KNO no se disuelve en benceno. Como el benceno es no polar, no existe posibilidaddeformacióndeenlacesintermolecularesentreambassustancias. e) Falso. Sí que es cierto que el naftaleno se disuelve en benceno ya que se trata de un procesoenelqueseformanenlacesintermolecularesporfuerzasdedispersióndeLondon entreambassustancias. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 144 La disolución formada no conduce la corriente eléctrica ya que los electrones no tienen libertaddemovimientoenlamisma. 2.4.Delossiguientessólidos¿cuálesseránconductoresdelaelectricidad? a)NaCl b) c)Fe d)C(grafito) (Valencia2001) a)ElNaCl(s)formaunarediónicaquenoconducelacorrienteeléctricaporquetodos sus electrones de valencia están localizados en enlaces iónicos. Una vez rota la red al aumentar la temperatura o al disolver la sustancia en agua, los iones quedan libres y permiten el paso de los electrones a través de ellos, luego NaCl(l) y NaCl(aq) sí son especiesconductorasdelacorrienteeléctrica. (s) forma una red covalente que no conduce la corriente eléctrica porque b) El todossuselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacescovalentes. c) El Fe(s) forma una red metálica formada por cationes rodeados de una nube de electrones que permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, es una sustanciaconductoradelacorrienteeléctricatantoenestadosólidocomofundido. d) El C(grafito) forma una red covalente con una estructura en la que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros tres de forma que uno de los enlaces es doble. Esto hace que existan electrones de valencia deslocalizados por lo que esta estructura sí conducelacorrienteeléctrica. 2.5.Justificadentrodecadapareja,lasustanciaquepresentamayorpuntodeebullición: a) y b) y c)Etanoypropano d)Etanoyetanol e)Cloroybromo f)Etanolymetanol g)Clorurodehidrógenoyiodurodehidrógeno. (Valencia2002)(Valencia2007) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. a)H O–H S es un compuesto que presenta enlace covalente, pero se trata de una sustancia polarqueformaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertede todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógeno queseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoala vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. esuncompuestoquetambiénpresentaenlacecovalenteydipolopermanente,pero adiferenciadelH Osetratadeunasustanciaquenopuedeformarunenlacedehidrógeno ya que en este caso los átomos de hidrógeno no se encuentran unidos a un átomo muy electronegativo(enestecasoS). Portanto,elpuntodeebullicióndel (373K)esmayorqueeldel (213K). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 145 b)CO –SiO esuncompuestoquetieneunpuntodeebulliciónmuybajo,yaquepresentaenlace covalente y, además, al ser una sustancia no polar el único enlace intermolecular que puededaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonqueesmuydébil. es un compuesto que también presenta enlace covalente pero a diferencia del anteriorformaredescristalinascovalentes.Estassustanciassonsólidasatemperatura ambiente,porloquetienenunelevadopuntodeebullición. (2503 K) es mucho mayor que el del Por tanto, el punto de ebullición del (216,6K). c)Etano–propano Amboscompuestospresentanenlacecovalenteynotienenmomentodipolarpermanente por lo que las únicas fuerzas intermoleculares que tienen son del tipo de dispersión de London.Estasfuerzasaumentanconelpesomolecularyeltamañodelasustancia. Por tanto, el punto de ebullición del propano (231 K), más voluminoso y pesado, es mayorqueeldeletano(184K). d)Etano–etanol (etano)presentaenlacecovalenteynotienemomentodipolarpermanenteporlo quelasúnicasfuerzasintermolecularesquetienesondeltipodedispersióndeLondon quesonlasmásdébilesdetodas. (etanol)esuncompuestoquepresentaenlacecovalente,perosetratadeuna sustancia polar forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Portanto,elpuntodeebullición (351K)esmayorqueeldel (184K). e)Cloro–bromo Amboscompuestospresentanenlacecovalenteynotienenmomentodipolarpermanente por lo que las únicas fuerzas intermoleculares existentes son del tipo de dispersión de London.Estasfuerzasaumentanconelpesomolecularyeltamañodelasustancia. Portanto,elpuntodeebullicióndelbromo(339,1K),líquidoatemperaturaambiente, y más voluminoso y pesado, es mayor que el del cloro (238,6 K), gas a temperatura ambienteymásligero. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 146 f)Etanol–metanol Ambosalcoholes, y ,(etanolymetanol,respectivamente)soncompuestos que presentan enlace covalente, pero se trata de sustancias con momento dipolar permanente que forman un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Ademásdelenlacedehidrógeno,existenenambassustanciasfuerzasdedispersiónde Londonquesonmayoreseneletanolquetienemayorpesomolecular.Portanto,elpunto deebullicióndel (351K)esmayorqueeldel (338K). g)Clorurodehidrógeno–iodurodehidrógeno HCl y HI son compuestos que tienen enlace covalente, pero como se trata de sustancias con momento dipolar permanente presentan fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐ dipolo. Además, en ambas sustancias se dan fuerzas intermoleculares de dispersión de London.Fuerzasqueaumentanconelpesomolecularyeltamañodelasustanciaytienen preponderanciasobrelasfuerzasdipolo‐dipolocuandosetratadecompuestosconmasas molaresmuydiferentes. Por tanto, el punto de ebullición del HI (239 K), más voluminoso y pesado, es mayor queeldelHCl(188K). 2.6. Indica en cada uno de los siguientes casos si son o no conductores de la corriente eléctrica: (l),NaCl(s),NaCl(l),NaCl(aq), (s),Fe(s), (s,nievecarbónica). (Valencia2003) Serán conductoras de la corriente eléctrica aquellas sustancias que en estado sólido, líquido o en disolución acuosa permitan el libre movimiento de los electrones por su estructura. (l) tiene enlace covalente y enlace intermolecular de hidrógeno que no permite el movimiento de los electrones por su estructura por lo que no conduce la corriente eléctrica. NaCl(s)formaunarediónicaquenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossus electronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentar la temperatura o al disolver la sustancia en agua, los iones quedan libres y permiten el paso de los electrones a través de ellos, luego NaCl(l) y NaCl(aq) sí son especies conductorasdelacorrienteeléctrica. (s)formaunaredcovalentequenoconducelacorrienteeléctricaporquetodos suselectronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacescovalentes. Fe(s)formaunaredmetálicaformadaporcationesrodeadosdeunanubedeelectrones que permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, sí es una sustancia conductoratantoenestadosólidocomofundido. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 147 (s) tiene enlace covalente y enlace intermolecular por fuerzas de dispersión de Londonquenopermiteelmovimientodeloselectronesporsuestructuraporloqueno conducelacorrienteeléctrica. 2.7.Ordenajustificandolarespuesta,lossiguientescompuestosporvalorescrecientesdesu puntodeebullición: , ,RbF, . (Valencia2003) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que tenga las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es el compuesto que presenta menor punto de ebullición de todas, ya que tiene enlace covalente y, además, al ser una sustancia no polar, elúnico enlace intermolecular quepuedepresentaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonqueesmuydébil. es un compuesto que tiene enlace covalente, pero al ser una sustancia polar puede formar un enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo y además forma enlaces intermoleculares del tipo fuerzas de dispersión de London. La combinación de ambos enlacesintermoleculareshacequeestasustancia presenteun puntodeebulliciónmayor quelaanterior. esuncompuestoquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolar quepuedeformarunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuerte detodoslosenlacesintermoleculares.Esteenlaceseformacuandounátomodehidrógeno queseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoala vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana.Porestemotivo,estasustanciapresentaun puntodeebulliciónmayorquelasanteriores. RbF es el compuesto que presenta mayor punto de ebullición de todos, ya que tiene enlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullicióncreciente(K)son: (216,6)< (276,7)< (338)<RbF(1681) 2.8. Teniendo en cuenta los datos recogidos en la tabla, referentes a los átomos de tres elementosdesconocidosX,Y,Z.Indica: ElementoZA X511 Y1939 Z3580 a)LacomposicióndelosnúcleosdeXeY. b)LasconfiguracioneselectrónicasdeXyZ.¿Dequéelementossetrata? c)DosisótoposdeY.Represéntalos. d)EltipodeenlaceylafórmulamásprobabledelaunióndeXconZ. (Canarias2004) a)Recordandoque: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 148 Z=nºatómico=nºdeprotones=nºdeelectrones(átomoneutro) A=nºmásico=nºdeprotones+nºdeneutrones Elemento Z A Protones Neutrones X 5 11 5 6 Y 19 39 19 20 Z 35 80 35 45 b) El elemento cuyo número atómico es 11 tiene la configuración electrónica abreviada [Ne]3s1.Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo1(esprecisoteneren cuenta que el subnivel d no comienza a llenarse hasta el 4º periodo) y el valor de n = 3 indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelsodio(Na). El elemento cuyo número atómico es 35 tiene la configuración electrónica abreviada [Ar] . La suma de los superíndices indica que pertenece al grupo 17 y el valorden=4indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelbromo(Br). c)LosisótoposdelelementoYdebentenerelmismonúmeroatómico19(igualnúmerode protones),perodiferentenúmeromásico(diferentenúmero deneutrones).Porejemplo, dosisótoposdelelementoZserían: 39 40 19Y 19Y d)SielátomodeNacedeelelectróndelorbital3sadquiereunaconfiguraciónelectrónica ysetransformaenelion . muyestabledegasinerte[He] SielátomodeBrcaptaunelectróncompletaelsubnivel4pyadquiereunaconfiguración electrónicamuyestabledegasinerte[Ar] ysetransformaenelion . De acuerdo con la condición de electroneutralidad entre ambos iones forman un compuestoiónicodefórmulaNaBr. 2.9.Algunoscompuestosalifáticosorganoclorados(comoelclorurodemetilo,tricloroetano y tricloroetileno) se utilizan con profusión en el desengrasado de metales, lavado en seco, aerosoles, pinturas, adhesivos, etc. Se calcula que cerca del 70% de estos productos se escapan hacia la troposfera, donde intervienen en numerosas reacciones radicalarias, algunasdeconsecuenciastodavíadesconocidas. Un compuesto organoclorado dió los siguientes porcentajes en su composición: 24,2 % de carbono,71,7%decloroy4,1%dehidrógeno.Además,1Ldedichocompuestoenestado gaseoso,medidoa745mmHgy110°C,tieneunamasade3,1g. Deduzcalasfórmulasempíricaymoleculardedichocompuesto. b) Establecida la fórmula molecular, indique el tipo de isomería que presenta dicho compuesto.Escribaynombrelosisómerosposibles. c) Sabiendo que este compuesto presenta un momento dipolar neto, determine la fórmula desarrolladadelmismo. d) ¿Qué compuesto presentará un punto de ebullición más alto, el cloruro de metilo o tricloroetano?Razonelarespuesta. e)EstablezcalasestructurasdeLewisdeltricloroetano.¿Quétipoderadicalesgeneraríael tricloroetanoalirradiarloconunaenergía(h)adecuada? (Dato.CosntanteR=0,082atm·L· · ) (Sevilla2004) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 149 a) Previamente a la obtención de las fórmulas se calcula la masa molar de la sustancia problema(X).Considerandocomportamientoideal: M= 3,1g 0,082atm·L·mol ·K 745mmHg 110+273 K 760mmHg =99,3g·mol 1atm Paraobtenerlasfórmulas: 24,2gC 1molC 99,3gX molC =2 100gX 12gC 1molX molX simplificando í molCl 71,7gCl 1molCl 99,3gX =2 fó rmulas molX 100gX 35,5gCl 1molX molH 4,1gH 1molH 99,3gX =4 molX 100gX 1gH 1molX b) Se trata de un hidrocarburo de 2 carbonos que no presenta instauraciones, luego la únicaisomeríaposibleesdeposicióndelosátomosdecloro.Losdosisómerosposibles son: 1,2‐dicloroetano 1,1‐dicloroetano c)Tantoel1,1‐dicloroetanocomoel1,2‐dicloroetanopresentanmomentodipolar,μ0. Susfórmulasdesarrolladasson: d)Portratarsededossustanciaspolares,presentaráunpuntodeebulliciónmáselevado lasustanciaqueseamásvoluminosa(tengamayormasamolar),enellahabrámásfuerzas intermolecularestipodispersióndeLondon. Sustancia Fórmula Tricloroetano clorurodemetilo M(g·mol 133,5 50,5 ) e)LasposiblesestructurasdeLewisparaeltricloroetanoson: En el caso del 1,1,2‐tricloroetano se En el caso del 1,1,1‐tricloroetano se pueden dar 5 posibles roturas con estos pueden dar 3 posibles roturas con estos radicales: radicales: H Cl H CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) H Cl 150 Cl 2.10. Teniendo en cuenta los datos recogidos en la tabla, referentes a los átomos de tres elementosdesconocidosX,Y,Z: ElementoZA X1428 Y1735 Z2040 a)Calculaelnúmerodeprotones,electronesyneutronesdecadauno. b)Razonacuálseráelquetienemayortendenciaaformarionespositivosycuálformaiones negativos. c)EltipodeenlacequesepuedeformarentreXyZ.¿Cuálseríalafórmuladelcompuesto? (Canarias2005) a)Recordandoque: Z=nºatómico=nºdeprotones=nºdeelectrones(átomoneutro) A=nºmásico=nºdeprotones+nºdeneutrones Elemento Z A Protones Electrones Neutrones X 14 28 14 14 14 Y 17 35 17 17 18 Z 20 40 20 20 20 b)ElelementoXcuyonúmeroatómicoes14tienelaconfiguraciónelectrónicaabreviada [Ne] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo14(espreciso tenerencuentaqueelsubniveldnocomienzaallenarsehastael4ºperiodo)yelvalorde n=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelsilicio(Si). Al tener cuatro electrones en su capa de valencia tiene tendencia similar a formar iones positivosonegativos. El elemento Y cuyo número atómico es 17 tiene la configuración electrónica abreviada .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo17(espreciso [Ne] tenerencuentaqueelsubniveldnocomienzaallenarsehastael4ºperiodo)yelvalorde n=3indicaqueperteneceal3erperiodo.Setratadelcloro(Cl). Al tener siete electrones en su capa de valencia tiene tendencia a ganar un electrón y adquirirestructuraelectrónica,muyestable,degasinerte.Formaelion . El elemento Z cuyo número atómico es 20 tiene la configuración electrónica abreviada [Ar] .Lasumadelossuperíndicesindicaquepertenecealgrupo2yelvalorden=4 indicaqueperteneceal4ºperiodo.Setratadelcalcio(Ca). Al tener dos electrones en su capa de valencia tiene tendencia cederlos y adquirir estructuraelectrónica,muyestable,degasinerte.Formaelion . c) De acuerdo con la condición de electroneutralidad entre ambos iones forman un . compuestoiónicodefórmula CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 151 2.11. El rodio cristaliza en una red cúbica centrada en las caras (o cúbica centrada de empaquetamientocompacto). a)Describeestaestructuraeindicaelnúmerodecoordinacióndecadaátomoderodio. b)Indica,explicandolarespuesta,elnúmerodeátomosderodiodelaceldaunidad. (Valencia2005)(Valencia2008) a) Como se observa en la figura, una estructura cúbica centrada en las caras tiene un átomo en el centro de cada cara y un átomo en cada vértice del cubo. El número de coordinaciónonúmerodeátomosquerodeanaotroes12. b)Laaportaciónquerealizanalaceldaunidadlosátomosdelosvérticesydelcentrode cadacaraes: 6á tomos caras 8á tomos vé rtices + =4á tomos 8 2 (En la pregunta propuesta en el examen del año 2008 el enunciado es el mismo con la diferenciadequesecambiaelátomoderodioporeldeníquel). 2.12.Indicaencadaunodelossiguientescasossisetratadeconductoresonodelacorriente eléctrica,justificandolarespuesta: Cu(s), (s), (l),NaF(s),NaF(l),NaF(aq),C(diamante). (Valencia2005)(PreselecciónValencia2006)(PreselecciónValencia2012) Serán conductoras de la corriente eléctrica aquellas sustancias que en estado sólido, líquido o en disolución acuosa permitan el libre movimiento de los electrones por su estructura. El Cu(s) forma una red metálica formada por cationes rodeados de una nube de electrones que permiten el paso de los electrones a través de ella. Por tanto, sí es una sustanciaconductoratantoenestadosólidocomofundido. (s)y (l)tienenenlacecovalenteyenlaceintermoleculardehidrógeno El que no permite el movimiento de los electrones por su estructura ni en estado sólido ni líquidoporloquenoconducelacorrienteeléctrica. ElNaF(s)formaunarediónicaquenoconducelacorrienteeléctricaporquetodossus electronesdevalenciaestánlocalizadosenenlacesiónicos.Unavezrotalaredalaumentar la temperatura o al disolver la sustancia en agua, los iones quedan libres y permiten el paso de los electrones a través de ellos, luego NaF(l) y NaF(aq) sí son especies conductorasdelacorrienteeléctrica. El C(diamante) forma una red covalente con una estructura en la que cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro formando tetraedros de forma que todos sus electronesdevalencia estánlocalizadosenenlacescovalentes porloque noconducela corrienteeléctrica. (En2006sereemplazaNaFporKFCuporNi,yen2012NaFporKBr). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 152 2.13.Sedisuelveyodo(s)utilizandometanolcomodisolvente.Explica: a)Tiposdefuerzasquehayqueromperenelyodoparaquesedisuelva. b) Tipos de interacciones que hay que romper entre las moléculas de metanol para que interaccioneconelyododisuelto. c)Tiposdeinteraccionesexistentesentreelyododisueltoylasmoléculasdedisolvente. (Valencia2005) a) (s)esunasustanciaquetieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzas de dispersión de London por lo que se disolverá en un disolvente no polar rompiendo estetipodefuerzas. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que además presenta un b) enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunparde electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. Para que las moléculas de metanol interaccionen con las de yodo disuelto es preciso romperlosenlacesdehidrógenoqueexistenentrelasmoléculasdemetanol. c) Las moléculas de CH OH presentan dipolos permanentes por lo que frente a las moléculas no polares de I , inducirán en estas un dipolo de forma que existirán interaccionesdipolopermanente‐dipoloinducido. (EnValencia2014sepreguntacomocuestiónmultirrespuesta).. 2.14.Justificalavariaciónenlospuntosdeebullicióndelossiguientescompuestos: (100°C) (65°C) −O− (‐24°C). (Valencia2006) Agua, , y metanol, , son compuestos con enlace covalente, pero se trata de sustancias con momento dipolar permanente que forman un enlace intermolecular del tipoenlacedehidrógeno,elmásfuertedetodoslosenlacesintermoleculares.Esteenlace se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo(en este casoO)seveatraído alavezporunpardeelectronessolitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 153 Elqueelpuntodeebullicióndelaguaseasuperioraldelmetanolsedebeaquelamolécula deaguaaltenerdosátomosdehidrógenounidosaunátomomuyelectronegativopuede formarmásenlacesdehidrógenoquelademetanolquesolotieneuno. Enelcasodeldimetiléter, ,nosecumpleesacondicióndebidoaqueelenlace C‐Hesmuypocopolar,yaqueelátomodecarbononoesmuyelectronegativoy,portanto, noseformanenlacesdehidrógenoentrelasmoléculas,apesardelaexistenciadeunpar deelectronessolitariosobreunátomomuyelectronegativoypequeño(eloxígeno): 2.15.Responde,justificandolasrespuestas,alassiguientescuestiones: a)¿Eselaguaunasustanciapolaroapolar? b)Indicacuálesdelassiguientessustanciassonpolaresycuálesapolares: ,HCl, , . c)¿Cuálesdelassustanciasqueseindicanenelapartadob)sonsolublesenagua. d) ¿Por qué el es un líquido en condiciones normales mientras que el es un gas? (Tenerencuentalasfuerzasintermoleculares). (Canarias2007) Parapoderdeterminarsiunasustanciaesonopolar,esprecisodibujarsuestructurade LewisyaplicandoelmodeloRPECVsedeterminasugeometríamolecular.Conocidaestay teniendoencuentalaselectronegatividadesdeloselementosenlazadosverlaexistencia dedipolosenlamoléculayelmomentodipolarresultante. a)LaestructuradeLewisdelH Oes: DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa lafórmulaAX E alaquecorrespondeunnúmeroestérico (m+n)=4porloquesudisposiciónestetraédrica.Alexistir dos pares de electrones solitarios sobre el oxígeno, la moléculapresentaunageometríamolecularANGULARcon ángulos de enlace teóricos de 109,5° aunque la repulsión queejercenlosdosparesdeelectronessolitarioshaceque esteánguloseaalgomenor(104,5°segúnlabibliografía). Comoeloxígeno(=3,44)esmáselectronegativoqueelhidrógeno(=2,20)existendos dipolosdirigidoshaciaeloxígenoHO.Conesageometríalaresultantedelosvectores momentodipolarnoesnula(μ=1,85D)ylamoléculaesPOLAR. b)LasestructurasdeLewisdelassustanciaspropuestasson,respectivamente: y HCl son moléculas del tipo De acuerdo con la notación del modelo de RPECV, el AXE3,connúmeroestérico2,alasquecorrespondeunadistribuciónlinealdelosligandos yparessolitariosalrededordelátomocentral.Alexistirsolodosátomosunidospresentan unageometríamolecularLINEAL. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 154 Enelcasodel ,setratadedosátomosidénticosynocabelaexistenciadeundipolo,por lotanto,lamoléculaesNOPOLAR. En el caso del HCl, al ser el cloro más electronegativo ( = 3,16) que el hidrógeno (=2,20),lamoléculapresentaundipolodirigidohaciaelcloro,HCl,porlotanto,la moléculaesPOLAR(segúnlabibliografía,μ=1,11D). DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadeltipoAX ,connúmeroestérico(m+n)= 2, a la que corresponde una distribución lineal de los ligandos y pares solitarios alrededor del átomo central. Al no existir pares de electrones solitarios sobre el carbono, coinciden la distribución y forma de la molécula, por lo tanto esta presenta una geometría molecular LINEAL con ángulosdeenlacede180°. Al ser el oxígeno más electronegativo ( = 3,44) que el carbono ( = 2,55), la molécula presenta dos dipolos dirigidos hacia el oxígeno, C O. Como los dos vectores momento dipolarsonigualesylageometríaeslineal,laresultantedeambosesnula,porlotanto,la moléculaesNOPOLAR. DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECV,el esunamoléculadeltipoAX E ,connúmeroestérico(m+n) =4,alaquecorrespondeunadistribucióntetraédricadelos ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central. Al existir dos pares de electrones solitarios sobre el oxígeno, la molécula presenta una geometría molecular ANGULAR con ángulos de enlace teóricos de 109,5° aunque la repulsión que ejercen los dos pares de electronessolitarioshacequeesteánguloseamenor(93,3° segúnlabibliografía). Al ser el azufre más electronegativo ( = 2,58) que el hidrógeno ( = 2,20), la molécula presenta dos dipolos dirigidos hacia el azufre, H S. Como los dos vectores momento dipolar son iguales y la geometría es angular, la resultante de ambos no es nula, por lo tanto,lamoléculaesPOLAR(segúnlabibliografía,μ=0,98D). c) De las sustancias propuestas en el apartado anterior, solo serán solubles en agua aquellas que sean polares, ya que el agua es un disolvente muy polar. Por tanto, se disolverán en agua HCl y H S formado respectivamente, los ácidos clorhídrico y sulfhídrico.Estasolubilidadsedebealaformacióndefuerzasintermolecularesdevan der Waals tipo dipolo‐dipolo entre las moléculas de las sustancias propuestas y las de agua.Laintensidaddeestasfuerzasaumentaconlapolaridaddelassustancias. d)Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido aunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavezporunpardeelectronessolitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Teniendo en cuenta su posición dentro del grupo 16 del sistemaperiódico,Oesmáspequeñoyelectronegativo(r=73 pm y χ = 3,44) que S (r = 104 pm y χ = 2,58). Este hecho determina que el H O pueda formar enlaces por puente de hidrógeno mientrasque enelcasode H Seso noes posible. EstodeterminaqueelH Oquedeenestadolíquido. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 155 2.16.Elclorometano( ),elmetano( )yelácidoacético( )formansólidos moleculares. a)¿Quétipodefuerzasmantienenjuntasaestasmoléculasenelsólidomolecular? b)Ordénalasenordencrecientedesupuntodefusión. (PreselecciónValencia2007) a)Setratadetrescompuestosquepresentancovalente. Metano ( ) es una sustancia que no presenta momento dipolar permanente por lo quelasfuerzasintermolecularesquetienesondeltipodedispersióndeLondon.Esto motivaquedelastressustanciasdadassealaquelecorrespondamenorpuntodefusión. ) es una sustancia que sí presenta momento dipolar permanente Clorometano ( porloquetienefuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipoloademásdelasdeltipo dedispersióndeLondon.Estomotivaquetengaunatemperaturadefusiónsuperiorala delhidrocarburoconigualnúmerodecarbonos(CH ). Ácido acético ( ) es una sustancia que sí presenta momento dipolar permanente. Tiene fuerzas intermoleculares del tipo enlace de hidrógeno ya que cumple la condición para este tipo de enlace: tener un átomo de hidrógeno que se encuentre unido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Como estas fuerzas intermoleculares son las más fuertes de las tres citadas, el ácido acéticoesdelastressustanciaslaquetienemayortemperaturadefusión. b)Elordencrecientedepuntosdefusión(K)es: (90,7)< (176)< (290) 2.17.Justificadentrodecadapareja,lasustanciaquepresentamayorpuntodefusión: a)NaClyKCl b)NaClyNaBr c)CaOyNaCl. (Valencia2007) Elpuntodefusióndeunsólidoiónicoaumentaalhacerlosuenergíareticular,U,queesla energía que sedesprendecuandose formaun moldesustanciacristalinaapartirdelos ionesenestadogaseoso.Portanto,pararomperlaredydejarlibreslosioneshabráque comunicarunaenergíaigual. La energía reticular de un sólido iónico, de acuerdo con la expresión de Born‐Meyer, es directamente proporcional al producto de las cargas de los iones e inversamente proporcionalaladistanciainteriónica,esdecir,altamañodelosmismos: U=–1,39·10 U=energı́areticular kJ·mol Q yQ =cargasdelcatió nydelanió n d∗ Q ·Q A 1 d=distanciainterió nica catió n+anió n d d A=constantedeMadelung=1,747 d*=pará metro=34,5pm CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 156 a)NaCl–KCl Respectoalascargas,sonlasmismasenambassustancias,Na yK (+1)yCl (–1),por lo que este factor no influye a la hora de discutir que sustancia posee mayor energía reticular. Respecto a los radios iónicos, son menores en el NaCl que en el KCl, ya que el sodio, elemento del segundo periodo, tiene menos capas electrónicas que el potasio, elemento deltercerperiodo. Laenergíareticulary,portanto,elpuntodefusión,debesermayorenelNaClqueenel KCl,yaqueeslasustanciaqueposeemenortamañodelasdos. Losvaloresdeladistanciainteriónica,energíareticularypuntodefusiónencontradosen labibliografíason: Sustancia NaCl KCl d/pm 282 318 –U/kJ· 769 701 /K 1074 1044 b)NaCl–NaBr Respectoalascargas,sonlasmismasenambassustancias,Na (+1)yCl yBr (–1),por lo que este factor no influye a la hora de discutir que sustancia posee mayor energía reticular. Respecto a los radios iónicos, son menores en el NaCl que en el NaBr, ya que el cloro, elemento del tercer periodo, tiene menos capas electrónicas que el bromo, elemento del cuartoperiodo. Laenergíareticulary,portanto,elpuntodefusión,debesermayorenelNaClqueenel NaBr,yaqueeslasustanciaqueposeemenortamañodelasdos. Losvaloresdeladistanciainteriónica,energíareticularypuntodefusiónencontradosen labibliografíason: Sustancia NaCl NaBr d/pm 282 297 –U/kJ· 769 732 /K 1074 1020 c)CaO–NaCl Respectoalascargas,sonmayoresenelCaO(+2y–2)queenelNaCl(+1y–1). Respecto a los radios iónicos, deben ser algo menores en el CaO ya que incluye un elementodelsegundoperiodo(O),muypequeño,yotrodelcuartoperiodo(Ca),mientras queelNaClestáformadopordoselementosdeltercerperiodo(NayCl). La energíareticulary,portanto,elpunto defusión,debesermuchomayorenel CaO que en el NaCl, ya que es la sustancia que posee mayor carga de las dos y además tiene menortamaño. Losvaloresdeladistanciainteriónica,energíareticularypuntodefusiónencontradosen labibliografíason: Sustancia CaO NaCl d/pm 240 282 –U/kJ· 3401 790 /K 3262 1074 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 157 2.18.Explicaporquéelpropanolesmássolubleenaguaqueelbutano. (Canarias2008) Elpropanol, ,esunasustanciaquetienecovalentemolecular,peroque ademáspresentaunenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertede todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógeno queseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoala vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. Laformacióndeenlacesdehidrógenoentrelasmoléculasdepropanolconlasdeagua explicalasolubilidaddelpropanolenagua. , presenta enlace covalente molecular y no tiene momento El butano, dipolar permanente por lo que las únicas fuerzas intermoleculares que tiene son del tipo de dispersión de London y no existe la posibilidad de que interaccionen con las moléculasdeaguaqueporelcontrariosonmuypolares. 2.19. Explica el tipo de interacciones atractivas que existen en las siguientes sustancias y ordénalas de menor a mayor punto de ebullición, justificando la respuesta: KI(s), (s), (s)yCO(s). (PreselecciónValencia2008) Setratadetrescompuestosconúnicoátomodecarbonoquepresentancovalenteyotro quetieneenlaceiónico.Lostresconenlacecovalenteson: ElCO(s)esunasustanciaquesípresentamomentodipolarpermanenteporloquetiene fuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipoloademásdelasdeltipodedispersión deLondon.Estomotivaquedelastressustanciasdadassealaquelecorrespondamenor puntodeebullición. (s) es una sustancia que sí presenta momento dipolar permanente. Tiene El fuerzas intermoleculares del tipo enlace de hidrógeno ya que cumple la condición paraestetipodeenlace:tenerunátomodehidrógenoqueseencuentreunidoaunátomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una moléculacercana. Como estas fuerzas intermoleculares son más fuertes que las fuerzas dipolo‐dipolo, el metanoltieneunpuntodeebulliciónsuperioraldelCO. (s)esunasustanciaquenopresentamomentodipolarpermanenteporloquelas El fuerzasintermolecularesquetienesondeltipodedispersióndeLondon.Estasfuerzas son más intensas cuanto mayor es el tamaño y el peso molecular de la sustancia. Como este valor es muy elevado en esta molécula, esto motiva que de las tres sustancias con enlacecovalentesealaquetienemayorpuntodeebullición. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 158 ElKI(s)esunasustanciaqueformaunaredcristalinaiónicaenlaquelosionesK eI seatraenmedianteintensasfuerzaselectrostáticasquehacequeestasustanciapresente estadosólidoatemperaturaambiente.Comoestetipodeenlaceesmuchomásfuerteque los enlaces intermoleculares, de las todas sustancias propuestas es la que tiene mayor puntodeebullición. Elordencrecientedepuntosdeebullición(K)es: CO(82)< (338)< (350)<KI(1630) 2.20. Predice en cada caso la sustancia con mayor punto de ebullición, justificando la respuesta: a) (metanol)y (metilmercaptano). b) (acetona)y (metilpropano). (Valencia2008) a)CH OH–CH SH es una sustancia que presenta enlace covalente con momento dipolar permanente que forma un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativoypequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. es una sustancia que presenta enlace covalente con momento dipolar permanente pero que a diferencia de la anterior, no es capaz de formar un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno debido a que el átomo de azufre es menos electronegativo y de mayor tamaño que el átomo de oxígeno. El tipo de enlace intermolecularquepresentaesdipolo‐dipolo. Además de los enlaces citados, existen en ambas sustancias fuerzas de dispersión de LondonquesonmayoresenelCH SHquetienemayorpesomolecularaunqueelenlace de hidrógeno es el que más contribuye al punto de ebullición por lo que este valor es . mayorenel Losvaloresdelospuntosdeebulliciónencontradosenlabibliografíason: Sustancia CH SH CH OH /K 279 338 μ/D 1,53 1,69 b)CH COCH –CH CH CH CH es una sustancia que presenta enlace covalente con un fuerte momento dipolarpermanentequeformaunenlaceintermoleculardeltipodipolo‐dipolo. CH CH CH CH esunasustanciaquepresentaenlacecovalenteconundébilmomento dipolarpermanentequeformaunenlaceintermoleculardeltipodipolo‐dipolo. Además de los enlaces citados, existen en ambas sustancias fuerzas de dispersión de LondonquesonmayoresenelCH COCH quetienemayorpesomolecular.Portodoesto, esmayorqueeldel . elpuntodeebullicióndel CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 159 Losvaloresdelospuntosdeebulliciónencontradosenlabibliografíason: Sustancia CH COCH CH3CH(CH3)CH3 /K 330 261 μ/D 2,88 0,44 2.21. Explica, justificando la respuesta, si los siguientes compuestos pueden formar o no enlacedehidrógeno: a) b) c) d) e) f) (PreselecciónValencia2009) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. Las estructuras de Lewis de las sustancias propuestas permiten ver si cumplen la condiciónnecesariaparaformarenlacedehidrógeno. y sí forman enlace de a‐f) hidrógeno ya que presentan un átomo de hidrógenounidoaunátomodeoxígeno,quees unelementomuyelectronegativo. y noformanenlace b‐e) dehidrógenoyaquenopresentanunátomode hidrógenounidoaunátomodeoxígeno,quees unelementomuyelectronegativo. sí forma enlace de hidrógeno ya que presenta un átomo c) de hidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, que es un elemento muyelectronegativo. noformaenlacedehidrógenoyaquepresentaunátomo d) dehidrógenounidoaunátomoazufre,peroestenoesunelemento muyelectronegativo. 2.22.Sedisuelveyodo(s)utilizandometanolcomodisolvente.Explica: a)Eltipodefuerzasquehayqueromperenelyodoparaquesedisuelvaenmetanol. b)Eltipodeinteraccionesexistentesentrelasmoléculasdemetanol. c)Eltipodeinteraccionesexistentesentreelyododisueltoylasmoléculasdedisolvente. (Valencia2009) a) (s)esunasustanciaquetieneenlacecovalenteyenlaceintermolecularporfuerzas de dispersión de London por lo que se disolverá en un disolvente no polar rompiendo estetipodefuerzas. es una sustancia que tiene enlace covalente, pero que además presenta un b) enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunparde electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 160 c) Las moléculas de CH OH presentan dipolos permanentes por lo que frente a las moléculas no polares de I , inducirán en estas un dipolo de forma que existirán interaccionesdipolopermanente‐dipoloinducido. 2.23.Elanálisiselementaldeunadeterminadasustanciaorgánicadaelsiguienteresultado: C=52,17%;H=13,04%;O=34,79%.Sepide: a)Determinarlafórmulaempíricadedichocompuesto. b) ¿Qué dato nos haría falta para poder establecer la fórmula molecular? Podrías indicar algúnmétodoquepermitasudeterminación. c) Si la fórmula empírica coincide con la molecular indica las posibles estructuras del compuestoynómbralos. d)¿Cuáldeellastendríaelmayorpuntodeebullición? (Canarias2009) a) Relacionando el número de moles del elemento que esté presente en menor cantidad conelrestodeloselementosseobtienelafórmulaempíricaosencilla: 52,17gC 1molC =4,348molC 12gC molC 4,348molC =2 molO 2,174molO 1molH =13,04molH 1gH molH 13,04molH =6 molO 2,174molO 1molO 34,79gO =2,174molO 16gO 13,04gH Lafórmulaempíricaosencillaqueseobtienees . b) Sería necesario conocer la masa molar de la sustancia problema. Un método para la determinacióndelamisma,seríamedirladensidaddelasustanciaenfasevapor. c)SilafórmulamoleculardeestasustanciaesC H O,dosposiblesestructurasparaesta sustanciaserían: Etanoloalcoholetílico Metoximetanoodimetiléter d) El compuesto con mayor punto de ebullición es aquel cuyas moléculas son capaces de unirseentresímedianteenlacesdehidrógeno. Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 161 2.24.Explica,justificandolarespuesta,silasmoléculasdelossiguientescompuestospueden formarconotrasdelmismocompuestoenlacedehidrógeno: a) b) c) d) e) (PreselecciónValencia2010) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. Las estructuras de Lewis de las sustancias propuestas permiten ver si cumplen la condiciónnecesariaparaformarenlacedehidrógeno. y no forman enlace de a‐d) hidrógeno ya que presentan un átomo de hidrógeno unido a un átomo de fósforo y de azufre, respectivamente, pero estos no son elementosmuyelectronegativo. sí forma enlace de hidrógeno ya que presenta un átomo c) de hidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, que es un elemento muyelectronegativo. y noformanenlacede b‐e) hidrógeno ya que no presentan un átomo de hidrógenounidoaunátomodeoxígeno,quees unelementomuyelectronegativo. 2.25.Ordena,justificandolarespuesta,lassiguientessustanciasdemenoramayorpuntode fusión: ,NaBr, , . (PreselecciónValencia2010) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesquepuedepresentarsonfuerzasdedispersióndeLondon,queserán pocointensasdebidoaqueesunasustanciaconpequeñovolumenatómico,portantoserá pocopolarizable.Tieneunpuntodefusiónmuybajo. NaBr es una sustancia que tiene enlace iónico y a diferencia del resto, forma redes cristalinas iónicas muy difíciles de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente,porloquetieneunelevadopuntodefusión,muchomayorqueelrestodelas sustanciaspropuestas. esunasustanciaquetieneenlacecovalenteconmomentodipolarpermanentepor lo que puede presentar fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo y fuerzas intermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,supuntodefusiónesbajo. es un sustancia que tiene enlace covalente con momento dipolar permanente, quepuedepresentarenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,elmásfuertede todoslosenlacesintermoleculares.Porestemotivo,supuntodefusióntambiénesbajo. Lassustanciaspropuestasordenadasporpuntosdefusión(K)crecienteson: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) (90,7)< (175)< 162 (191)<NaBr(1020) Ante la pequeña diferencia entre las temperaturas de fusión de CH OH y H S resulta problemáticoordenarambassustancias. 2.26.Ordenalossiguientescompuestossegúnelordencrecientedesuspuntosdeebullición: KF,HF,COyNe. (Canarias2010) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que tenga las fuerzas intermolecularesmásdébiles. Ne es un elemento que presenta el menor punto de ebullición de todas las sustancias propuestas, ya que por ser un gas inerte no forma moléculas, y el único enlace intermolecularquepuedepresentaresdeltipofuerzasdedispersióndeLondonquees muydébil. CO es el compuesto que presenta menor punto de ebullición de todas las sustancias propuestas,yaquetieneenlacecovalentey,además,alserunasustanciapolar,presenta enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo que es algo más fuerte que las fuerzas de dispersióndeLondon. HFesuncompuestoquetieneenlacecovalente,perosetratadeunasustanciapolarque puede formar un enlace intermolecular del tipo enlace de hidrógeno, el más fuerte de todos los enlaces intermoleculares. Este se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentraunidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoF)seveatraídoalavezpor un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N,OoF)deunamoléculacercana.Porestemotivo,estasustanciapresentaunpuntode ebulliciónmayorquelasanteriores. KF es el compuesto que presenta mayor punto de ebullición de todos, ya que tiene enlaceiónicoporloqueformaredescristalinasiónicas,sólidasatemperaturaambiente. Portanto,loscompuestosordenadosporpuntodeebullición(K)crecienteson: Ne(27)<CO(83)<HF(293)<KF(1783) 2.27.Responderdeformarazonadaalassiguientescuestiones: a)¿Porquéelpuntodeebullicióndel esmayorqueeldel ? b)¿Porquéel esgasatemperaturaambiente? c)¿PorquéelHFtieneunpuntodeebullición200°Cmásaltoqueel ? d) ¿Por qué el y el tienen un punto de ebullición anormalmente elevado si se les comparaconlosotroshidrurosdelosgruposVAyVIA? e)¿PorquéelCOtieneunpuntodeebulliciónmásaltoqueel apesardetenerlamisma masamolecular? (Canarias2011) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que tenga las fuerzas intermolecularesmásdébiles. CO es el compuesto que presenta menor punto de ebullición de todas las sustancias propuestas,yaquetieneenlacecovalentey,además,alserunasustanciapolar,presenta CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 163 enlace intermolecular del tipo dipolo‐dipolo que es algo más fuerte que las fuerzas de dispersióndeLondon. a) e son sustancias que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránmás intensasenelI debidoaqueesunasustanciacongranvolumenatómicoyelevadopeso molecular,portantoserámuypolarizable. es una sustancia que tienen enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas b) intermolecularesposiblesenellassonfuerzasdedispersióndeLondon,queseránpoco intensas debido a que es una sustancia con pequeño volumen atómico y bajo peso molecular, por tanto será poco polarizable y por ello a temperatura ambiente en la formacióndeesteenlacenosedesprendelasuficienteenergíacomoparaquecambieel estadodeagregacióndelasustancia. c) y HF son sustancias que tienen enlace covalente. En el F las únicas fuerzas intermolecularesposiblesenellasonfuerzasdedispersióndeLondonquesonbastante débiles.ElHFpresentaenlacedehidrógeno.Esteenlacese formacuandoun átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Este enlace es mucho más fuerte que las fuerzasdedispersióndeLondonyeselresponsabledelaanomalíaenlastemperaturasde ebullición. y sonsustanciasquetienenenlacecovalentepolar.Ambaspresentanfuerzas d) intermolecularesdeltipoenlacedehidrógeno.Esteenlaceseformacuandounátomode hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño(N,OoF)deunamoléculacercana. El resto de los elementos de los grupos citados son poco electronegativos y/o muy voluminosos lo que impide que presenten este tipo de enlace. Esto determina que sus puntos de ebullición no sean tan anormalmente elevados comolosdelamoniacoyelagua. e) CO es una sustancia que presenta enlace covalente polar. Sus moléculas se unen mediantefuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipolo. es una sustancia que presenta enlace covalente no polar.Las únicas fuerzas intermolecularesposiblessondeltipofuerzasdedispersióndeLondon. Lasfuerzasdipolo‐dipolosonmásfuertesquelasdedispersióndeLondon,poreste motivoelpuntodeebullicióndelCOesmayorqueeldelN . 2.28.¿Quécompuestospresentanenlacedehidrógeno?Justificalarespuesta. a) b) c)NaH d) e)HI f) (PreselecciónValencia2011) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 164 Las estructuras de Lewis de las sustancias propuestas permiten ver si cumplen la condiciónnecesariaparaformarenlacedehidrógeno. noformaenlacedehidrógenoyaquenopresentaun a) átomodehidrógenounidoaunátomodeoxígeno. y síformanenlacedehidrógeno yaquepresentanunátomode b‐f) hidrógeno unido a un átomo de oxígeno y de nitrógeno, respectivamente, que son elementosmuyelectronegativos. c) NaH tiene enlace predominantemente iónico y por ello forma redescristalinasymoléculasaisladas. yHInoformanenlacedehidrógeno d‐e) yaquepresentanunátomodehidrógenounidoa un átomo fósforo y de yodo, respectivamente, pero estos no son elementos muy electronegativos. 2.29.SitúaloselementosN,O,FySenelsistemaperiódico. a)Indicaelnúmeroatómicodecadaelemento. b)Escribelaconfiguraciónelectrónicadecadaelementoensuestadofundamental. c)Escribelasconfiguracioneselectrónicasdelosaniones: , , , . d)Ordenalosionesanterioresporsutamañodecreciente. e)Escribelafórmuladelamoléculaquecadaelementoformaconelhidrógeno. f)Discutecomparativamentelageometríadelasmoléculasanteriores. g)Ordenalasmoléculasanterioresporsupuntodeebullicióncreciente. (Valencia2011) a‐b‐c) El elemento de símbolo N es el nitrógeno cuya configuración electrónica es . Lasumadelossuperíndicesindicaquesunúmeroatómicoes7. Elvalorden=2indicaqueesunelementodel2ºperiodoylasumadelossuperíndices delacapadevalenciaindicaquepertenecealgrupo15(enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld). La configuración electrónica del ion completaelorbital2p. es ya que gana tres electrones y ElelementodesímboloOeseloxígenocuyaconfiguraciónelectrónicaes Lasumadelossuperíndicesindicaquesunúmeroatómicoes8. . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 165 Elvalorden=2indicaqueesunelementodel2ºperiodoylasumadelossuperíndices delacapadevalenciaindicaquepertenecealgrupo16(enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld). La configuración electrónica del ion completaelorbital2p. es ya que gana tres electrones y ElelementodesímboloFeselflúorcuyaconfiguraciónelectrónicaes . Lasumadelossuperíndicesindicaquesunúmeroatómicoes9. Elvalorden=2indicaqueesunelementodel2ºperiodoylasumadelossuperíndices delacapadevalenciaindicaquepertenecealgrupo17(enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld). La configuración electrónica del ion completaelorbital2p. es ya que gana tres electrones y ElelementodesímboloSeselazufrecuyaconfiguraciónelectrónicaes[Ne] . Lasumadelossuperíndicesindicaquesunúmeroatómicoes16. Elvalorden=3indicaqueesunelementodel3erperiodoylasumadelossuperíndices delacapadevalenciaindicaquepertenecealgrupo16(enesteperiodonoaparecenaún los10electronescorrespondientesalsubniveld). La configuración electrónica del ion completaelorbital3p. es [Ne] ya que gana tres electrones y d)ElmayorradiolecorrespondealionS yaqueelazufretieneunacapamásquelos tresrestantes.Estosasuveztienenlamismaestructuraelectrónica,setratadeespecies isoelectrónicas,yenellas,laqueposeemayorZ(mayorZ )atraemásconmásfuerzaa loselectronesdevalencia,portantoeslaquetienemenortamaño. Lostamaños(pm)crecientesdelosionesson: (136)< (140)< (171)< (184) e)Lasfórmulasdeloscompuestosbinariosconhidrógenoson: ; ;HFy . f)LasestructurasdeLewisdelasespeciesanterioresson: DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVel es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electronessolitariosalrededordelátomocentralseajustaa la fórmula AX E a la que corresponde un número estérico (m+n) = 4 por lo que su disposición es tetraédrica y su geometríaesPIRAMIDALconángulosdeenlaceinferiores a 109,5° debido a la repulsión que ejerce el par de electronessolitariosituadosobreelátomodenitrógeno. y son sustancias cuya De acuerdo con la notación del modelo de RPECV el distribucióndeligandos yparesdeelectronessolitariosalrededordelátomocentralse ajustaalafórmulaAX E alasquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porloque su disposición es tetraédrica y su geometría es ANGULAR con ángulos de enlace CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 166 inferiores a 109,5° debido a la repulsión que ejercen los dos pares de electrones solitariossituadosobreelátomodecentral. DeacuerdoconlanotacióndelmodelodeRPECVelHF esuna sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor del átomo central se ajusta a la fórmula AXE3alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=4porlo quesudisposiciónestetraédricaysugeometríaesLINEAL. g) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de ebullición le corresponderá a la sustancia que tenga las fuerzas intermolecularesmásdébiles. y son sustancias que tienen enlace covalente. Además las tres presentan HF, enlace de hidrógeno. Este enlace se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unido a un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de una molécula cercana. Este enlace es más fuerte en el agua que forma cuatro enlaces de estetipo,mientrasqueenelHFformasolodosdandolugaraunaestructuracerrada.El enlacedehidrógenoeselresponsabledelaanomalíaenlastemperaturasdeebullición. elátomodehidrógenoseencuentraunidoalazufre,unelementoque Enelcasode no es muy electronegativo. Esto determina que su punto de ebullición no sea tan anormalmenteelevadocomolosdelasotrassustancias. Lassustanciasordenadasportemperaturasdeebullición(K)crecientesson: (212)< (240)<HF(293)< (373) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 167 2.30.Ordenarlassiguientessustancias:Kr, , y ,segúnsuspuntosdeebullición crecientesindicandolasfuerzasintermolecularesqueactúan. (Canarias2012) Presentará mayor punto de ebullición aquella sustancia que tenga fuerzas intermoleculares más intensas, y por el contrario, el menor punto de ebullición le corresponderáalasustanciaquetengalasfuerzasintermolecularesmásdébiles. y Kr son sustancias que presentan enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermoleculares que presentan ambos son del tipo fuerzas de dispersión de London. Estas son más intensas en el kriptón que, por ser de mayor tamaño que el nitrógeno, es máspolarizable.Porestemotivo,latemperaturadeebullicióndelprimeroesmayor. (clorometano)esunasustanciaquesípresentamomentodipolarpermanentepor loquetienefuerzasintermolecularesdeltipodipolo‐dipoloademásdelasdeltipode dispersióndeLondon.Estomotivaquetengaunatemperaturadeebulliciónsuperiorala delosanteriores. es una sustancia que tiene enlace covalente polar. Presenta fuerzas intermolecularesdeltipoenlacedehidrógeno.Esteenlaceseformacuandounátomode hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomomuyelectronegativoseveatraídoalavez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. Es el enlace intermolecular más fuerte de todos. Portanto,lassustanciasordenadasporpuntodeebullición(K)crecienteson: Kr(119,8)< (77,4)< (249)< (373) 2.31.Ordena,justificandolarespuesta,lassiguientessustanciasdemenoramayorpuntode fusión: ,Ti, , . (PreselecciónValencia2012) Presentará mayor punto de fusión aquella sustancia que presente fuerzas intermolecularesmásintensasoformeunaredcristalinamásfuerte,yporelcontrario,el menor punto de fusión le corresponderá a la sustancia que presente las fuerzas intermolecularesmásdébiles. es una sustancia que tiene enlace covalente no polar. Las únicas fuerzas intermolecularesquepuedepresentarsonfuerzasdedispersióndeLondon,queserán pocointensasdebidoaqueesunasustanciaconpequeñovolumenatómico,portantoserá pocopolarizable.Tieneunpuntodefusiónmuybajo. Ti es una sustancia que tiene enlace metálico y a diferencia del resto, forma redes cristalinas metálicas muy difíciles de romper. Esta sustancia es sólida a temperatura ambiente,porloquetieneunelevadopuntodefusión,muchomayorqueelrestodelas sustanciaspropuestas. es una sustancia que tiene enlace covalente con momento dipolar permanente por lo que puede presentar fuerzas intermoleculares del tipo dipolo‐dipolo y fuerzas intermolecularesdedispersióndeLondon.Portanto,elpuntodefusiónesbajopero . superioraldel es una sustancia que tiene enlace covalente con momento dipolar permanente,quepuedepresentarenlaceintermoleculardeltipoenlacedehidrógeno,el másfuertedetodoslosenlacesintermolecularesquelepermiteformarundímeroestable. Por este motivo, su punto de fusión también es bajo pero superior al de los otros compuestoscovalentes. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) Lassustanciaspropuestasordenadasporpuntosdefusión(K)crecienteson: (90,7)< (210)< (290)<Ti(1933) 168 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 169 3.CUESTIONESdeQUÍMICAORGÁNICA 3.1.Cuandosehabladeunamezclaracémicaserefierea: a)Unamezcladeisótopos,tantonaturalescomoartificiales. b)Unamezcla,enigualescantidades,deisómerosópticos. c)Unamezclaequimoleculardeunácidoyunabase. d)Unamezcladedossustanciasinmiscibles. (O.Q.L.Murcia1996) Unamezclaracémicasedefinecomounamezcladeisómerosópticosencantidadesiguales. Comocadaunodelosestereoisómerosdesvíalaluzpolarizadaundeterminadoángulo,uno hacialaderechayelotrohacialaizquierda,noexistiríadesviacióndelaluzyaqueelefecto producidoporcadaunoanularíaeldelotro. Larespuestacorrectaeslab. 3.2.Elgrupofuncionalnitriloes: a)− b)− c)−NH− d)Ningunodelosanteriores. (O.Q.L.Murcia1996) Loscianurosonitrilossecaracterizanporquetienenelgrupofuncional−C≡N. Larespuestacorrectaeslad. 3.3.¿Cuáldelossiguientescompuestosesisómerodel a) −CO− b) − −CHO c) =CH−COOH d) − − − −COOH? (O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) El compuesto propuesto es el ácido propanoico y como todos los ácidos carboxílicos presentaunainsaturación(C=O). Detodosloscompuestosdadoselúnicoquetieneunainsaturacióneslahidroxiacetona, −CO− , una cetona que también tiene presenta una insaturación en el grupo carbonilo(C=O). Ambos compuestos son isómeros ya que tienen la misma fórmula molecular, C H O , y distintafórmuladesarrollada. Larespuestacorrectaeslaa. 3.4.Eltérminoenantiómerosserefierea: a)Mezclasdedisolventesconelmismopuntodeebullición. b)Sustanciasconelmismopuntodefusión. c)Isómerosópticos. d)Especiesconelmismonúmerodeátomosdeazufre. (O.Q.L.Murcia1997) Dosestereoisómerosoisómerosópticossonenantiómerossilaimagenespeculardeuno no puede ser superpuesta con la del otro. Tienen las mismas propiedades físicas y químicas,exceptoporlainteracciónconelplanodelaluzpolarizadaquecadaunodeellos desvíahaciaunapartedelplano. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 170 Larespuestacorrectaeslaa. 3.5.Elnúmerodeoxidacióndelcarbonoenelmetanal(formaldehído)es: a)0 b)4 c)2 d)–4 (O.Q.L.Murcia1997) La fórmula del metanal es HCHO. Teniendo en cuenta que los números de oxidación de hidrógenoyoxígenoson,respectivamente,+1y–2,paracalcularelnúmerodeoxidacióndel carbonoseplantealaecuación: 2 +1 +x+ –2 =0x=0 Larespuestacorrectaeslaa. 3.6.Elnúmerodeisómerosdelaespeciequímicadefórmulamolecular a)1 b)2 c)3 d)4 es: (O.Q.L.Murcia1997) Setratadeunderivadohalogenadodeunhidrocarburosaturadoporloqueelúnicotipode isómeroquepuedepresentaresdeposición.Losisómerosposiblesson: CH3 – CHBr2 1,1‐dibromoetano 2isómeros CH2 Br–CH2 Br1,2‐dibromoetano Larespuestacorrectaeslab. 3.7.¿Cuántosisómerosestructuraleslecorrespondenalafórmulamolecular a)1 b)2 c)3 d)4 ? (O.Q.L.Murcia1998) Setratadeunderivadohalogenadodeunhidrocarburosaturadoporloqueelúnicotipode isómeroquepuedepresentaresdeposición.Losisómerosposiblesson: CCl3 – CH3 1,1,1‐tricloroetano 2isómeros CH2 Cl–CHCl2 1,1,2‐tricloroetano Larespuestacorrectaeslab. 3.8.Laureaesuna: a)Amina b)Cetona c)Hormona d)Amida (O.Q.L.Murcia1998) LaureaocarbamidatieneporfórmulasemidesarrolladaNH −CO−NH . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 171 Presentaelgrupofuncionalamida(–CO–NH ). Larespuestacorrectaeslad. 3.9.¿Cuálesdelossiguientescompuestosorgánicos: 1)éteres,2)alcoholes,3)cetonas,4)ácidos,5)aminas, formarán enlaces de puente de hidrógeno en estado líquido entre moléculas de la misma especie? a)Todos b)1,2,4 c)2,4,5 d)2,3,4,5 (O.Q.L.CastillayLeón1998) Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo se ve atraído a la vez por un par de electrones solitario perteneciente a un átomo muy electronegativo y pequeño (N, O o F) de una molécula cercana. 1) Los éteres no cumplen la condición propuesta, ya que sus átomos de hidrógeno se encuentranunidosalcarbono,unelementopocoelectronegativo. 2) Los alcoholes sí cumplen la condición propuesta, ya que presentan un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomodeoxígeno. 3) Las cetonas no cumplen la condición propuesta, ya que sus átomos de hidrógeno se encuentranunidosalcarbono,unelementopocoelectronegativo. 4)Losácidoscarboxílicossícumplenlacondiciónpropuesta,yaquepresentanunátomo dehidrógenoqueseencuentraunidoaunátomodeoxígeno. 5) Las aminas sí cumplen la condición propuesta, ya que presentan un átomo de hidrógenoqueseencuentraunidoaunátomodenitrógeno. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 172 Larespuestacorrectaeslac. 3.10.Elgrupofuncionalamidaes: a)− b)−NH− c)−CN d)−CO− (O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.LaRioja2012) Elgrupofuncionalamidaes−CO−NH . Larespuestacorrectaeslad. 3.11.¿Cuántosisómeroslecorrespondenalafórmulamolecular a)2 b)3 c)4 d)5 ? (O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Madrid2009) Setratadeunhidrocarburosaturadoporloqueelúnicotipodeisómeroquepuedepresentar esdecadena.Losisómerosposiblesson: CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 n‐pentano CH3 – CH CH3 –CH2 – CH3 2‐metilbutano 3isómeros CH3 – CH CH3 – CH3 2,2‐dimetilpropano Larespuestacorrectaeslad. 3.12.¿Cuáldelassiguientesespeciespuedereducirsehastaunalcoholsecundario? a) − −CHO b) − −COCl c) − −COO− d) − −CO− e) − −COOH (O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004) Mediantela reduccióndeunacetonaseobtiene unalcoholsecundario.Porejemplo, una posiblereaccióndereducciónsería: CH −CH −CO−CH +H CH −CH −CHOH−CH Larespuestacorrectaeslad. 3.13.¿Cuáldelossiguientesnombresdebedarse,correctamente,alaespeciequímica cuya fórmulasemidesarrolladaes − −CO− ? a)3‐Butanona. b)2‐Butanona c)Butanona d)Metilpropanona (O.Q.L.Murcia2000) El nombre correcto es butanona, no es necesario colocar el localizador ya que el grupo carbonilosolopuedeestarsituadoeneseátomodecarbono. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 3.14. ¿Cuántos isómeros estructurales de fórmula molecular bencénico? a)2 b)3 c)4 d)5 173 contienen un anillo (O.Q.L.Murcia2000) ComotodosloscompuestoscorrespondenalafórmulamolecularC H ydebentenerun anillobencénicoquedandosátomosdecarbonoparacolocarcomoradicales.Portanto,los isómerosson: 1,2‐dimetilbenceno 1,3‐dimetilbenceno 1,4‐dimetilbenceno etilbenceno Larespuestacorrectaeslac. 3.15. El nombre correcto del compuesto de fórmula estructural es, según la nomenclatura IUPAC: a)2‐Hexilciclopenteno b)5‐Hexilciclopenteno c)1‐(2‐Ciclopentenil)hexano d)3‐Hexilciclopenteno (O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Seeligecomocadenaprincipallaquetienemásátomosdecarbono(hexano)quetieneenel carbono1unradicalciclopentano,queasuvezpresentaunainsaturaciónenelcarbono2.El nombredelcompuestoes1‐(2‐ciclopentenil)hexano. Larespuestacorrectaeslac. 3.16.¿Encuáldelassiguientesespeciesquímicasexisteuntripleenlacecarbono‐nitrógeno? a)Etanoamida b)Propanonitrilo c)Metilamina d)Trimetilamina (O.Q.L.Murcia2000) Lafórmulasemidesarrolladadelpropanonitriloes: − −C≡N comoseobserva,presentauntripleenlaceentrelosátomosdecarbonoynitrógeno. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 174 3.17. ¿Cuál de las siguientes proposiciones ordena de forma creciente, por sus puntos de ebulliciónlassiguientessustancias? a)Agua,metanol,dimetiléter b)Metanol,agua,dimetiléter c)Dimetiléter,agua,metanol d)Dimetiléter,metanol,agua (O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Madrid2010) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces de hidrógeno. De las sustancias propuestas, este enlace se da en el dimetiléter, CH −O−CH . Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenel agua,H O,yenelmetanol,CH OH. Ademásunamoléculadeaguapuedeformarmásenlacesqueunademetanolporloqueel puntodeebullicióndelaprimeraserámayor. Loscompuestosdadosordenadosporpuntosdeebullicióncrecienteson: −O− < < Larespuestacorrectaeslad. 3.18. ¿De cuál de los siguientes compuestos orgánicos se puede decir que no presenta isómeros? a)1,1‐Dicloroeteno b)Butano c)Ácido2‐hidroxipropanoico d)Propano (O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) a)El1,1‐dicloroetenopuedepresentarunisómerodeposición,el1,2‐dicloroeteno. b)Elbutanopuedepresentarunisómerodecadena,elmetilpropano. c) El ácido 2‐hidroxipropanoico puede presentar un isómero de posición, el ácido 3‐hidroxipropanoico. d)Elpropanonopuedepresentarisómeros. Larespuestacorrectaeslad. 3.19.¿Cuáldelossiguientescompuestosnoesaromático? a)Tolueno b)Benceno c)Fenol d)Acetileno (O.Q.L.Murcia2001) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 175 Elacetilenonoesunhidrocarburoaromáticoesunhidrocarburoacetilénicoysufórmulaes CH≡CH. Larespuestacorrectaeslad. 3.20. Algunas lociones utilizadas para protegernos de las quemaduras del sol contienen ciertacantidaddeácidop‐aminobencenocarboxílico(parabeno),cuyafórmulaes: a) b) c) d) (O.Q.L.Murcia2001) Elcompuestoesunácidocarboxílicoaromáticoqueenposiciónpara(posiciones1,4)tiene ungrupoamino(–NH ). Larespuestacorrectaeslac. 3.21. ¿Cuál de los siguientes compuestos químicos orgánicos pudo haberse formado por reaccióndeunalcoholprimarioyunácidocarboxílico? a) COO b) COOH c) OH d) e) f) g) (O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.N.Castellón2008) Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylas sustancias resultantes de la misma son un éster y agua. De las sustancias propuestas la COO , propanoato de metilo que se obtiene única que es un éster es el mediantelasiguientereacción: CH CH COOH(l)+CH OH(l)CH CH COOCH (l)+H O(l) Larespuestacorrectaeslaa. (Estacuestiónhasidopropuestadosvecescondiferentesrespuestas). 3.22.¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondealmetanal? a) b) c)CHO d) (O.Q.L.Murcia2002) LafórmulasemidesarrolladadelmetanalesH−CHOysufórmulamoleculares Larespuestacorrectaeslab. . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 176 3.23.Lafórmuladelaanilinaes: a) b) c) d) (O.Q.L.Murcia2002) La anilina es una amina aromática y su fórmula semidesarrolladaes: Larespuestacorrectaeslab. 3.24.¿Quétipodeisomeríapresentanloscompuestosetanolyétermetílico? a)Posición b)Función c)Óptica d)Geométrica (O.Q.L.Asturias2002) Eletanol,CH – CH OH,yelétermetílico,CH −O−CH ,soncompuestosquesediferencian en su grupo funcional, hidroxi (−OH) en los alcoholes y oxi (−O−) en los éteres, luego ambassustanciassonisómerosdefunción. Larespuestacorrectaeslab. 3.25.Elnombresistemáticodelasustancia es: a)5‐Etil‐2‐metiloctano b)2‐Metil‐5‐etiloctano c)2‐Metil‐5‐propilheptano d)1,6‐Dimetil‐3‐etilheptano (O.Q.L.Murcia2003) Lacadenamáslargaconstadeochoátomosdecarbono(octano)yenloscarbonos2y5tiene radicalesmetilyetil,respectivamente. Elnombredelhidrocarburoes5‐etil‐2‐metiloctano. Larespuestacorrectaeslaa. 3.26.Uncompuestoorgánicotienedefórmulamolecular siguientes: a)Etanal b)Etanol c)Etano d)Ácidoetanoico .Indicarsunombreentrelos (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 177 LafórmuladelhidrocarburosaturadodedoscarbonosesC H ,comoelcompuestodado tiene dos átomos de hidrógeno menos quiere decir que tiene una insaturación que está entrelosátomosdecarbonoyoxígeno,portantoelcompuestopropuestoesunaldehído, . eletanalcuyafórmulasemidesarrolladaes Larespuestacorrectaeslaa. 3.27.Indicarcuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción: =CH− +HCl a)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereacciónmayoritarioesel2‐cloropropano. b)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereacciónmayoritarioesel1‐cloropropano. c)Esunareaccióndesustitución,elproductodereacciónmayoritarioesel2‐cloropropenoy esisómerodeposicióndelproductominoritario. d)Esunareaccióndesustitución,elproductodereacciónmayoritarioesel3‐cloropropenoy esisómerogeométricodelproductominoritario. (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) Loshidrocarburosinsaturadosdanreaccionesdeadición.Enestecasosetratadelaadición deunreactivoasimétricoqueserigeporlaregladeMarkovnikovquediceque: “en la adición de un reactivo asimétrico (HX, HOH, HOSO3H) a un hidrocarburo insaturado asimétrico, el fragmento más positivo (H) se une al carbono más hidrogenado”. Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeadiciónes: CH =CH−CH +HClCH −CHCl−CH elproductomayoritarioformadoesel2‐cloropropano. Larespuestacorrectaeslaa. 3.28.Indicarcuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción: −CHOH− − + a)Esunareaccióndesustituciónyelproductodereacciónmayoritarioeselbutano. b)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioesel2‐buteno. c)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioesel3‐buteno. d)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductodereacciónmayoritarioeselbutano. (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) ElH SO esunexcelenteagentedeshidratanteyproduceladeshidratacióndeunalcohol paraproducirlacorrespondienteolefinamedianteunareaccióndeeliminación. Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeadiciónes: CH −CHOH−CH −CH +H SO CH =CH−CH −CH +H O elproductomayoritarioformadoesel2‐buteno. Larespuestacorrectaeslab. 3.29.Indicarcuáleslarespuestacorrectaenrelaciónconelpoliclorurodevinilo(PVC). a)Seobtieneapartirdelcloroetenomedianteunareaccióndeadiciónvíaradical. b)Seobtieneapartirdelcloroetenomedianteunareaccióndecondensación. c)Seobtieneapartirdelcloropropenomedianteunareaccióndeadiciónvíaradical. d)Seobtieneapartirdeletilenomedianteunareaccióndecondensaciónvíaradical. (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 178 LaobtencióndelPVCsehaceapartirdelcloroetenomedianteunaadiciónvíaradical. Larespuestacorrectaeslaa. 3.30.Indicarcuáleslarespuestacorrectarespectoalasiguientereacción: + + a)Esunareaccióndesustituciónyelproductodereaccióneselpropanoatodemetilo. b)Esunareaccióndecondensaciónyelproductodereaccióneselpropanoatodemetilo. c)Esunareaccióndeadiciónyelproductodereaccióneselacetatodepropilo. d)Enlascondicionesqueseindicannohayreacción. (O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004) Lareacciónentreunácidocarboxílicoyunalcoholesunaesterificación,unareacciónde condensaciónylassustanciasresultantesdelamismasonunésteryagua. Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeesterificaciónes: CH CH COOH+CH OHCH CH COOCH +H O elproductoformadoeselpropanoatodemetilo. Larespuestacorrectaeslab. 3.31.Elnombredeestehidrocarburoes: a)3,4‐Dimetil‐4‐etilpentano b)Isopropilpentano c)3,3,4‐Trimetilhexano d)2,3‐Dimetil‐2‐etilpentano (O.Q.L.Murcia2004) Lacadenamáslargaconstadeseisátomosdecarbono(hexano)yenloscarbonos3,3y4 tieneradicalesmetilo. Elnombredelhidrocarburoes3,3,4‐trimetilhexano. Larespuestacorrectaeslac. 3.32.¿Cuáldelossiguientescompuestosesunéster? a) −CO− b) −COO− c) −CO− d) −O− (O.Q.L.Murcia2004) a)Falso.Esunacetonasustituida.Sunombreeshidroxiacetona. b)Verdadero.Esunéster.Sunombreesacetatodemetilo. c)Falso.Esunacetona.Sunombreesacetona. d)Falso.Esunéter.Sunombreesdimetiléter. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 179 3.33.Enlossiguientescompuestosorgánicos¿cuálocuálespresentanisomeríacis‐trans? i)1,2,3‐Propanotriol ii)1,2‐Dibromoeteno iii)Propanoamida a)1,2,3‐Propanotrioly1,2‐Dibromoeteno b)1,2‐Dibromoeteno c)Propanoamiday1,2,3‐Propanotriol d)1,2,3‐Propanotriol (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004) Uncompuestoorgánicopresentaisomeríacis‐transsicumplelassiguientescondiciones: tenerundobleenlaceentrecarbonos que haya dos átomos (radicales) idénticos unidos a cada uno de los átomos de carbonodeldobleenlace. i)1,2,3‐Propanotriolnopuedepresentarestetipodeisomeríayaquenotieneningúndoble enlace. ii) 1,2‐Dibromoeteno sí presenta isomería cis‐trans ya que tiene un doble enlace entre carbonosycadaunodeellosestáunidoaunátomodebromo(ohidrógeno). iii)Propanoamidanopuedepresentarestetipodeisomeríayaqueeldobleenlaceeselque correspondeaungrupocarbonilo. Larespuestacorrectaeslab. 3.34.¿Cuántosisómerosestructuralesdiferentestieneelcompuestodiclorobutano? a)6 b)9 c)4 d)5 e)Ningunadelasanteriores. (O.Q.N.Luarca2005) Losisómerosson: CHCl −CH −CH −CH 1,1‐diclorobutano CH Cl−CHCl−CH −CH 1,2‐diclorobutano CH Cl−CH −CHCl−CH 1,3‐diclorobutano CH Cl−CH −CH −CH Cl1,4‐diclorobutano CH −CCl −CH −CH 2,2‐diclorobutano CH −CHCl−CHCl−CH 2,3‐diclorobutano CH Cl−CH CH −CH 1,1‐dicloro‐2‐metilpropano CH Cl−CCl CH −CH 1,2‐dicloro‐2‐metilpropano CH Cl−CH CH −CH Cl1,3‐dicloro‐2‐metilpropano Hayentotal9isómeroscompatiblesconlafórmulaC H Cl . Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 3.35.Unasustanciaorgánicaconfórmulaempírica a)Fenol b)Acetona c)Ácidopropanoico d)Isopropanol 180 podríaser: (O.Q.L.Murcia2005) LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC H ,comoelcompuestodado tiene dos átomos de hidrógeno menos quiere decir que tiene una insaturación que está entrelosátomosdecarbonoyoxígeno,portantoelcompuestopropuestoesunacetona,la acetonacuyafórmulasemidesarrolladaesCH −CO−CH . Larespuestacorrectaeslab. 3.36.¿Cuántoscarbonosasimétricosestánpresentesenlaglucosa? a)3 b)4 c)5 d)6 (O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005) Uncarbonoasimétricoeselquetieneloscuatrosustituyentesdiferentes.Numerandolos átomosdecarbonodeizquierdaaderecha,losátomosdecarbono2,3,4y5soncarbonos asimétricos. Laglucosatienecuatrocarbonosasimétricos. Larespuestacorrectaeslab. 3.37.Doscompuestosorgánicossonisómerosópticoscuandoalcompararlos: a)Lasmoléculasnosonimágenesespecularesentresí. b)Ningunaejerceactividadópticasobreelplanodelaluzpolarizada. c)Lasmoléculassonimágenesespecularesentresíydesvíanelplanodelaluzpolarizada. d)Lamoléculadeunoeslaimagenespecularsuperponibledelotro. (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) Los isómeros ópticos son aquellos compuestos que son imágenes especulares no superponiblesentresíyquesoncapacesdedesviarelplanodelaluzpolarizadacadaunode ellosenunsentido. Larespuestacorrectaeslac. 3.38. Señala el tipo de hidrocarburos al cual pertenece cada uno de los siguientes compuestos: i)Propanoii)Ciclopropanoiii)Bencenoiv)Pentanov)Ciclohexano a)i‐iv:alifáticosii‐v:cíclicosiii:aromáticos b)i‐v:alifáticosii‐v:cíclicosiv:aromáticos c)i‐iv:alifáticosii‐iii:cíclicosiv:aromáticos d)i‐iv:alifáticosiii‐v:cíclicosii:aromáticos (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) Propano(i)ypentano(iv)sonhidrocarburosalifáticosodecadenaabierta. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 181 Ciclopropano(ii)yciclohexano(v)sonhidrocarburoscíclicosodecadenacerrada. Benceno(iii)esunhidrocarburoaromático. Larespuestacorrectaeslaa. 3.39.Lasaminaspuedenconsiderarsecomo: Derivadosde___________yseclasificansegúnel___________degruposligadosalnitrógeno. a)lahidracina‐número b)elamoníaco‐número c)losnitrilos‐número d)losnitrilos‐orden (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) Las aminas pueden considerarse como derivados del amoníaco en el que los átomos de hidrógenosereemplazanporradicalesalquílicosoarílicos.Sireemplaza: unátomodehidrógenoaminaprimaria dosátomosdehidrógenoaminasecundaria tresátomosdehidrógenoaminaterciaria Larespuestacorrectaeslab. 3.40.Nombralosproductosobtenidosencadaunadelassiguientesreacciones: i)Reduccióncatalíticadela3‐pentanona ii)Hidrólisisdelacetonitrilo a)i)ácido3‐pentanoico ii)ácidoacetónico b)3‐pentanol ii)ácidoacético c)i)3‐pentanal ii)etanol d)i)3‐pentanol ii)ácidofórmico (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) i)Lareduccióndeunacetona(3‐pentanona)produceunalcoholsecundario(3‐pentanol): CH −CH −CO−CH −CH CH −CH −CHOH−CH −CH ii)Lahidrólisisdeunnitrilo(acetonitrilo)produceenprimerlugarlacorrespondienteamida yposteriormenteelácidocarboxílico(ácético): CH −CN+H OCH −CO−NH CH −CO−NH +H OCH −COOH+NH Larespuestacorrectaeslab. 3.41.Delossiguientescompuestos: 1) − − 2) − − − 3) − − 4) − − − ¿cuálespresentanisomeríaóptica? a)1,3y4 b)2y3 c)2y4 d)3y4 (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 182 Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneuncarbonoasimétrico(quiral). Estacondiciónlacumplenla1‐metilpropilamina(1)yel2‐butanol(2)quetienencarbonos conloscuatrosustituyentesdiferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.42.Lasiguientereacción: a)Ácido‐base b)Oxidación‐reducción c)Adición d)Eliminación e)Sustitución +HCl Cl+ ,esdeltipo: (O.Q.N.Vigo2006) Loshidrocarburossaturadossolopuedendarreaccionesdesustitución. Larespuestacorrectaeslae. 3.43.Señaleelproductodelasiguientereacción: 2‐metil‐2‐buteno+HCl a) =CHCl b) = c) = d) e)Noreaccionan. (O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Loshidrocarburosinsaturadosdanreaccionesdeadición.Enestecasosetratadelaadición deunreactivoasimétricoqueserigeporlaregladeMarkovnikovquediceque: “en la adición de un reactivo asimétrico (HX, HOH, HOSO3H) a un hidrocarburo insaturado asimétrico, el fragmento más positivo (H) se une al carbono más hidrogenado”. Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeadiciónes: CH −C CH =CH−CH +HCl − − − elproductomayoritarioformadoesel2‐cloro‐2‐metilbutano. Larespuestacorrectaeslad. 3.44.Elcompuestoqueesmássolubleenaguaytienemayorpuntodeebulliciónes: a) − − b) − − c) − d) − e) − (O.Q.N.Vigo2006) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 183 Elcompuestomássolubleenaguaesaquelqueescapazdeformarenlacesdehidrógenocon elagua. Elcompuestoconmayorpuntodeebulliciónesaquelcuyasmoléculassoncapacesdeunirse entresímedianteenlacesdehidrógeno. Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunidoa un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana. Laúnicadelassustanciascapazdecumpliresacondicióneseletanol, − . Larespuestacorrectaeslad. 3.45.Señalelaproposicióncorrecta: a)Lasmoléculasdebencenoyciclohexanosonplanas. b)Elbencenotieneconformacionesdesillaybote. c) La energía de resonancia es la diferencia de energía entre las dos moléculas: benceno y ciclohexano. d)Elbencenoesmásreactivoqueelciclohexanoyportantomenosestable. e) La energía de resonancia del benceno se puede calcular a partir de las entalpías de reaccióndelciclohexeno. (O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011) a‐b)Falso.Lamoléculadebencenoesplanamientrasqueladeciclohexanonoloes. c) Falso. La diferencia de energía entre la molécula de benceno real (Δ H = 229 kJ·mol ) calculadaapartirdelasenergíasdeenlaceylaexperimentalobservadaenunaestructurade Kekulé(Δ H=83kJ·mol )sedenominaenergíaderesonanciaodeslocalización(Δ H= 146kJ·mol ). d) Falso. La aromaticidad del benceno, es decir, su sistema de dobles enlaces alternos le confiereaestamoléculaunagranestabilidad. e) Verdadero. La diferencia entre las entalpías del ciclohexatrieno y del benceno proporcionalaenergíaderesonanciadelbenceno. Larespuestacorrectaeslae. 3.46.Elcompuestoorgánico a)Isomeríacis‐trans b)Isomeríaóptica c)Cuatroisómeros d)Dosisómeros e)Nopresentaisomería presenta: (O.Q.N.Vigo2006) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 184 El C H ClF es un derivado halogenado de un hidrocarburo saturado que presenta dos isómerosdeposiciónqueson: CHClF–CH3 1‐cloro‐1‐fluoroetano 2isómeros CH2 Cl–CH2 F1‐cloro‐2‐fluoroetano Larespuestacorrectaeslad. 3.47.Lafórmula correspondea: a)Glicerina b)Ácidopropanoico c)Hemiglucosalevógira d)Propanona (O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Galicia2014) LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC H ,comoelcompuestodado tienelosmismosátomosdehidrógenoquieredecirquenopresentaningunainsaturación. Uncompuestocompatibleconlafórmulamoleculardadaeslaglicerinaopropanotriol − − . cuyafórmulasemidesarrolladaes Larespuestacorrectaeslaa. 3.48.LouisPasteurhizoungranhallazgocuando: a)Demostróquealcalentarcianatodeamonioseobtieneurea. b)Sintetizópoliestireno. c)Descubrióqueelpodercolorantedelapúrpurasedebealaanilina. d)Separóisómerosópticosconayudadeunpincelmuyfino. e)SintetizóelPVC. f)Aislóelelementofrancio. (O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Murcia2010) Descubrió las formas dextrógira y levógira del ácido tartárico que desviaban el plano de polarizacióndelaluzelmismoánguloperoensentidocontrario. Larespuestacorrectaeslad. 3.49.Lafórmulageneraldeunhidrocarburodesaturadodecadenaabiertaes: a) b) c) d)Ningunadeellas. (O.Q.L.Murcia2006) Los hidrocarburos saturados tienen todos los enlaces sencillos y su fórmula general es . Larespuestacorrectaeslab. 3.50.Laanilinaes: a)Unalcohol b)Unaldehído c)Unaamina d)Unacetona (O.Q.L.Murcia2006) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 185 La anilina es una amina aromática y su fórmula semidesarrolladaes: Larespuestacorrectaeslab. (CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia2002). 3.51.Enelsiguientecompuestoorgánico: indicalashibridacionesdeloscarbonosseñaladoscomo1,2,3y4,respectivamente. a) , ,sp,sp b) ,sp,sp, c) , ,sp,sp d) , , , (O.Q.L.Madrid2006) LosC1,C2yC4presentanundobleenlaceporloquesuhibridaciónes . ElC3presentatodossusenlacessencillosporloquesuhibridaciónes . Larespuestacorrectaeslad. 3.52.Lossiguientescompuestos , , ,ArOH ordenadosensentidocrecientedesufuerzacomoácidoses: a) , ,ArOH, b) ,ArOH, , c) , , ,ArOH d) , , ,ArOH e) , , ,ArOH (O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010) Elcompuestomenosácidodetodoseseletanol,CH CH OH,yaquesiliberaunprotóndel grupo−OHleresultadifícildeslocalizarelelectrónquequedaenelradicalalquílico. Elfenol,ArOH,esmásácidoqueeletanolyaquecuandoliberaunprotóndelgrupo−OH puede deslocalizar el electrón que queda tanto en el átomo de oxígeno como en los tres átomosdecarbonoadyacentesalátomodeoxígenoloquehacequeelionfenóxidoseamuy estable. Elácidoacético,CH COOH,eselsiguientecompuestomásácidoyaquecuandoliberaun protón del grupo −COOH el ion carboxilato formado es muy estable debido a que la carga negativaquedadeslocalizadaentrelosdosátomosdeoxígeno. Lasustitucióndeunátomodehidrógenoporunhalógeno,unelementoquecapazdeatraer fuertementeelectrones,aumentalaacidezdebidoalefectoinductivoqueayudaaestabilizar elioncarboxilato.Elcompuestomásácidoeselácidocloroacético,CH ClCOOH. LoscompuestosdadosordenadosporacidezcrecientesegúnlosvaloresdelpK : CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 186 CH CH OH(15,9)<ArOH(10,0)<CH COOH(4,8)<CH ClCOOH(2,9) Larespuestacorrectaeslab. 3.53.Losisómerosgeométricossedenominantambién: a)Tautómeros b)Enantiómeros c)Confórmeros d)Diasteroisómeros (O.Q.L.Madrid2006) Losisómerosgeométricosrecibenelnombredediasteroisómeros. Larespuestacorrectaeslad. 3.54.Cuandounalcoholsecundarioseoxidaseproduce: a)Unaldehído b)Unacetona c)Unácido (O.Q.L.LaRioja2006) Laoxidacióndeunalcoholprimarioproduceunaldehído.Porejemplo: CH CH CH OHCH CH CHO+2H +2e Laoxidacióndeunalcoholsecundarioproduceunacetona.Porejemplo: CH CHOHCH CH COCH +2H +2e Larespuestacorrectaeslab. 3.55.¿CuáldelassiguientesproposicionesesVERDADERA? a) −CHO:etanal b) −CO− :propanal c) −CO− :etilamina (O.Q.L.LaRioja2006) a)Verdadero.CH −CHOeseletanal. b)Falso.CH −CO−CH eslaacetonaopropanona. c)Falso.CH −CO−NH eslaacetamidaoetanamida. Larespuestacorrectaeslaa. 3.56.Sobreelpropanalylapropanona,¿cuáldelassiguientesmanifestacionesesVERDADERA? a)Elpropanalesunalcoholprimario. b)Lapropanonaporoxidacióndaácidopropanoico. c)Sonisómerosentresí. (O.Q.L.LaRioja2006) a) Falso. El propanal, CH CH CHO, es un aldehído ya que tiene el grupo carbonilo en un carbonoprimario. b). Falso. La propanona, CH COCH , es una cetona, y por oxidación la molécula se rompe dandolugaradosácidos. c) Verdadero. El propanal, CH CH CHO, y la propanona, CH COCH , son isómeros de función. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 187 Larespuestacorrectaeslac. 3.57.Loscompuestos a)Isómeros b)Iguales c)Isótopos − − y − − son: (O.Q.L.LaRioja2006) Setratadelmismocompuesto,1‐propanol,soloqueestáescritoensentidocontrario. Larespuestacorrectaeslab. 3.58.Elnúmerodecompuestosorgánicosquerespondenalafórmulamolecular tenerencuentalosestereoisómeros,es: a)4 b)3 c)7 d)6 e)9 ,sin (O.Q.N.Córdoba2007) La fórmula del hidrocarburo saturado de cuatro carbonos es C H , como el compuesto dado tiene los mismos átomos de hidrógeno quiere decir que no presenta ninguna insaturación.Loscompuestoscompatiblesconlafórmulamoleculardadasonalcoholesy éteressaturados.Losposiblesisómerosson: CH −CH −CH −CH OH1‐butanol CH −CHOH−CH −CH 2‐butanol CH −CH CH −CH OH2‐metil‐1‐propanol CH −COH CH −CH 2‐metil‐2‐propanol CH −O−CH −CH −CH metoxipropano CH −CH −O−CH −CH etoxietano CH −O−CH CH −CH metoximetiletano Hayuntotalde7isómerosdeposición,cadenayfunción. Larespuestacorrectaeslac. 3.59.Elproductomayoritarioobtenidoaldeshidratarel2‐metil‐3‐pentanolenmedioácido es: a)Unalcanoconelmismonúmerodeátomosdecarbono. b)Unalquenoquepuedepresentarisomeríageométrica. c)Unalquenoquenopuedepresentarisomeríageométrica. d)Ningunoyaqueenesascondicionesnotienelugarladeshidratación. e)Unalquinoconelmismonúmerodeátomosdecarbono. (O.Q.N.Córdoba2007) Ladeshidratacióndeunalcoholproduceunalqueno. Laecuaciónquímicacorrespondientealadeshidrataciónes: CH −CH CH −CHOH−CH CH −CH CH =CH−CH elproductomayoritarioformadoesel2‐metil‐2‐penteno. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 188 Como hay tres sustituyentes iguales (CH ) unidos a los carbonos del doble enlace la sustancianopuedepresentarisomeríageométrica. Larespuestacorrectaeslac. 3.60.Elbencenoyelciclohexenoposeencadaunodeellosuncicloyseisátomosdecarbono, pero: a)Elbencenoesmásreactivoqueelciclohexeno. b)Lareaccióntípicadelbencenoeslaadiciónelectrófila. c)Lareaccióntípicadelciclohexenoeslasustituciónelectrófila. d)Ningunodelosdosexperimentanreaccionesdesustituciónodeadición. e) El benceno reacciona con bromo molecular en presencia de un catalizador dando principalmentebromobencenomientrasqueelciclohexenoreaccionaconbromomolecular dandotrans‐1,2‐dibromociclohexano. (O.Q.N.Córdoba2007) a) Falso. La aromaticidad del benceno, es decir, su sistema de dobles enlaces alternos le confiereaestamoléculaunagranestabilidad. b)Falso.Elbencenosolopuededarreaccionesdesustitución. c)Falso.Elciclohexenodareaccionesdeadición. d)Falso.Talcomosehacomentadoenlosapartadosbyc. e) Verdadero. La reacción del benceno con bromo es de sustitución para formar bromobenceno, mientras que el ciclohexeno con bromo produce dibromociclohexano medianteunareaccióndeadición. Larespuestacorrectaeslae. 3.61.Lafórmula −CO− a)Amidadelácidofórmico b)Acetamida c)Ácidoacetánico d)Acetonitrilo correspondea: (O.Q.L.Murcia2007) Las amidas se caracterizan porque tienen el grupo funcional −CO−NH . Como la sustancia propuestatienedosátomosdecarbonosunombreesacetamidaoetanamida. Larespuestacorrectaeslab. 3.62.Respectoalcompuestoquetienedefórmula a)Setratadeunaldehído,denombre3‐butenal. b)Esisómerodelabutanona. c)Sunombreesácido1‐butenoico. d)Estamoshablandodeunácidocarboxílico. =CH− −COOHpuededecirseque: (O.Q.L.Murcia2007) Lasustanciapropuestacontieneelgrupocarboxilo(−COOH)porloquesetratadeunácido,y además,tieneundobleenlaceporloqueesinsaturado.Sunombreesácido3‐butenoico. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 189 Larespuestacorrectaeslad. 3.63.Sisedicequeunamoléculapresentaquiralidadseestádiciendoque: a)Esmuyreactiva. b)Desvíaelplanodelaluzpolarizada. c)Esvolátil. d)OcupaelmáximovalorenlaescaladedurezadeMohs. (O.Q.L.Murcia2007) La quiralidad es la propiedad de una sustancia de no ser superponible con su imagen especular.Unapropiedaddeestetipodesustanciasesquepresentanactividadóptica,es decir,soncapacesdedesviarelplanodelaluzpolarizadaunciertoángulo. Larespuestacorrectaeslab. 3.64. Indica el orden creciente correcto de los puntos de ebullición de las siguientes sustancias: a) b) c) d) (O.Q.L.Madrid2007) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Las fuerzas de dispersión de London se dan en todo tipo de sustancias, pero fundamentalmente,enlassustanciasnopolares.Delassustanciaspropuestas,esteenlace sedaenelpropano,CH CH CH . Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces de hidrógeno. De las sustancias propuestas, este enlace se da en el etilmetiléter, CH OCH CH . Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenel ácido acético, CH COOH, y en los alcoholes, etanol, CH CH OH, y 1‐propanol, CH CH CH OH.Elquelospuntosdeebullicióndelosácidosseanmásaltosquelosdelos alcoholessedebeaquelosácidosformanundímeroestable. Además el punto de ebullición aumenta con el peso molecular de la sustancia, ya que tambiéncontribuyenlasfuerzasdedispersióndeLondonyestasaumentanalaumentarla longituddelacadena. Loscompuestosdadosordenadosporpuntosdeebullicióncrecienteson: < < < Larespuestacorrectaeslad. < CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 190 3.65.El3‐metil‐4‐penten‐1‐olalreaccionarconácidosulfúricoa180°Cproduce: a)Uncompuestoquepresentaactividadóptica. b)3‐metil‐1,4‐pentadieno c)Unéter d)Undiol (O.Q.L.Madrid2007) Ladeshidratacióndealcoholesproduceolefinas,portantoelproductomayoritariodela deshidratacióndel3‐metil‐4‐penten‐1‐oles3‐metil‐1,4‐pentadieno. CH OH−CH −CH CH −CH=CH CH =CH−CH CH −CH=CH Larespuestacorrectaeslab. 3.66.¿Cuáleselnúmerototaldeisómerosdeuncompuestodefórmulamolecular a)4. b)5 c)6 d)8 ? (O.Q.L.Madrid2007)(O.Q.L.LaRioja2014) LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC H ,comoelcompuestodado tienedosátomosdebromoquieredecirquenopresentaningunainsaturación.Losúnicos isómeros posibles se corresponden con las diferentes localizaciones de los átomos de bromoenlosátomosdecarbonodelhidrocarburosaturadoyson: CHBr – CH – CH 1,1‐dibromopropano CH Br– CHBr– CH 1,2‐dibromopropano 4isómeros CH – CBr – CH 2,2‐dibromopropano CH Br– CH – CH Br1,1‐dibromopropano Larespuestacorrectaeslaa. (EnLaRioja2014secambiaelClporBr). 3.67. Cuando dos especies químicas tienen la misma fórmula molecular pero distintas propiedadessedicequeson: a)Isómeros b)Isótopos c)Isotácticos d)Isotónicos (O.Q.L.LaRioja2007) Dossustanciasconlamismafórmulamolecularydistintafórmulasemidesarrolladacomo, porejemplo: etanolCH CH OH dimetiléterCH OCH tienendiferentespropiedadesfísicasyquímicasysedenominanisómeros. Larespuestaincorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 3.68.Dadosloscompuestos: propeno: =CH− y2‐buteno: existeisomeríageométrica(cis‐trans)en: a)2‐Buteno b)Propeno c)Ninguno d)Ambos −CH=CH− 191 (O.Q.L.LaRioja2007) El 2‐buteno presenta dos tipos de sustituyentes idénticos unidos a los carbonos que se enlazancondobleenlace,porellotienedosisómerossegúnaquepartedeldobleenlace esténcolocadosestossustituyentes: cis‐buteno trans‐buteno Larespuestacorrectaeslaa. 3.69.¿CuáldelassiguientesproposicionesesVERDADERA? a) − :metilamida b) − :etanal c)H−COOH:ácidometanoico(fórmico) d) −O− :dimetilcetona (O.Q.L.LaRioja2007) a)Falso.CH −NH eslametilamina. b)Falso.CH −CH OHeseletanol. c)Verdadero.H−COOHeselácidometanoicoofórmico. d)Falso.CH −O−CH eseldimetiéter. Larespuestacorrectaeslac. 3.70.Dadosloscompuestos: −CHOH− y −CH − sepuededecirque: a)Elalcoholesprimario b)Laaminaessecundaria c)Laaminaesprimaria a)Elalcoholylaaminasonprimarios (O.Q.L.LaRioja2007) ElcompuestoCH −CHOH−CH OHesel2‐propanol,unalcoholsecundario,yaqueelgrupo funcionalhidroxilo(−OH)seencuentraunidoauncarbonosecundario. ElcompuestoCH −CHNH −CH eslametiletilaminaoisopropilamina,unaaminaprimaria, yaqueelgrupofuncionalamino(−NH )seencuentraunidoaunúnicoradicalalquílico. Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 192 3.71.¿Cuántosisómerosdeposiciónsonposibleseneldinitrobenceno? a)2 b)3 c)4 d)5 (O.Q.L.LaRioja2007) Enunanillobencénicodisustituídolosposiblesisómerosson: 1,2‐dinitrobenceno 1,3‐dinitrobenceno 1,4‐dinitrobenceno Larespuestacorrectaeslab. 3.72.Indicadequétipoeslasiguientereacción: − + − I a)Adición b)Eliminación c)Sustitución d)Oxidación‐reducción e)Deshidratación (O.Q.N.Castellón2008) Se trata de una reacción de sustitución en la que un radical metilo sustituye al par de electronessolitariodelnitrógenoyseformaunasaldeamoniocuaternario. Larespuestacorrectaeslac. 3.73.Indicaquetipodeisomeríapresentaelsiguientecompuestoorgánico: =CHCH(Br) a)Isomeríacis‐trans b)Cuatroisómeros c)Isomeríaóptica d)Tresisómeros e)Nopresentaisomería (O.Q.N.Castellón2008) Elcompuestotieneuncarbonoasimétricoporloquepresentaisomeríaóptica: Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 193 3.74.Elproductomayoritarioqueseobtendráaldeshidratarel1‐metilciclohexan‐1‐oles: a)3‐Metilciclohexeno b)Metilenciclohexeno c)1‐Metilciclohexeno d)4‐Metilciclohexeno e)Ciclopentanol (O.Q.N.Castellón2008) Ladeshidratacióndealcoholesproduceolefinas,portantoelproductomayoritariodela deshidratacióndel1‐metilciclohexan‐1‐oles1‐metilciclohexeno. Larespuestacorrectaeslac. 3.75.Indicacuáleslarespuestacorrectarespectodelasiguientereacción: +NaOH a)Esunareaccióndeeliminaciónyelproductomayoritarioesel2‐propenoatodemetilo. b)Esunareaccióndesustituciónyelproductomayoritarioeselpropanol. c) Es una reacción de saponificación y los productos mayoritarios son ácido propanoico y metóxidodesodio. d)Esunareaccióndesaponificaciónylosproductosmayoritariossonpropanoatodesodioy metanol. e)Ningunadelasrespuestasanterioresescorrecta. (O.Q.N.Castellón2008) Lareacciónentreunésteryunabaseesunareaccióndesaponificaciónylosproductos resultantesdeellasonlasaldelácidoyelalcoholformadordeléster.Laecuaciónquímica completaes: CH CH COOMe+NaOHCH CH COONa+MeOH Losproductosformadossonpropanoatodesodioymetanol. Larespuestacorrectaeslad. 3.76.¿Cuáldelossiguientescompuestosesunnitrilo? a) b) c) = d) e) = (O.Q.N.Castellón2008) Loscianurosonitrilossoncompuestosorgánicosquetienenelgrupofuncional‒C≡N.De cuyo nombre es los compuestos propuestos el único que lo contiene es el cianurodeetiloopropanonitrilo. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 194 3.77. ¿Cuántos isómeros diferentes se formarán en la reacción de nitración del o‐xileno (1,2‐dimetilbenceno)? a)2 b)3 c)4 d)1 e)Noseformaráningúnisómerodiferente. (O.Q.N.Castellón2008) Enlanitracióndel1,2‐dimetilbencenoseformansolodosisómerosqueson: 1,2‐dimetil‐3‐nitrobenceno 1,2‐dimetil‐4‐nitrobenceno Larespuestacorrectaeslaa. 3.78.Lafórmulaempírica correspondeaunhidrocarburo: a)Saturadodecadenaabierta. b)Saturadocíclico. c)QuecontienedosdoblesenlacesC−C. d)QuecontieneuntripleenlaceC−C. (O.Q.L.Murcia2008) Los hidrocarburos saturados tienen todos los enlaces sencillos y su fórmula general es .Lafórmuladada,queesnoempíricasinomolecular,obedecealafórmulageneral C H dadaparaunhidrocarburosaturadodecadenaabiertade6carbonos. Larespuestacorrectaeslaa. 3.79.Lafórmulaempírica Ocorrespondea: a)1‐butanol b)2‐butanol c)Éteretílico d)Cualquieradelostresanteriorescompuestos. (O.Q.L.Murcia2008) La fórmula del hidrocarburo saturado de cuatro carbonos es C H , como el compuesto dado tiene los mismos átomos de hidrógeno quiere decir que no presenta ninguna insaturación. Los tres compuestos dados son compatibles con la fórmula molecular propuestaysonalcoholesoéteressaturados: CH −CH −CH −CH OH1‐butanol CH −CHOH−CH −CH 2‐butanol CH −CH −O−CH −CH éteretílico sonalgunosdelosposiblesisómeroscompatiblesconlafórmulamoleculardada. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 195 3.80.¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica? a)2‐bromo‐2‐clorobutano b)2‐metilpropano c)2,2‐dimetil‐1‐butanol d)2,2,4‐trimetilpentano (O.Q.L.Madrid2008) Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneun carbonoasimétrico(quiral). Estacondiciónlacumpleel2‐bromo‐2‐clorobutanoyaque tieneuncarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.81.Laacetonapuedeobtenerseporlaoxidacióndelalcohol: a)Metanol b)1‐Propanol c)Etanol d)2‐Propanol (O.Q.L.CastillayLeón2008) Las cetonas se obtienen mediante la oxidación de alcoholes secundarios. En este caso, la acetonaseobtieneapartirdel2‐propanol: CH −CHOH−CH CH −CO−CH Larespuestacorrectaeslad. 3.82.Elcompuesto orbitaleshíbridos: a) − b) − c) − d)sp− − − = nopresentaenlacesformadosporelsolapamientode (O.Q.L.CastillaLaMancha2008) Elcompuestodado,2‐buteno,tiene: Los átomos de carbono 3 y 4 con todos los enlaces sencillos por lo que ambos átomospresentanhibridaciónsp .Estosenlacesimplicansolapamientodeorbitales híbridos − . Los átomos de carbono 1 y 2 tienen un enlace por lo que ambos átomos presentan hibridación sp . Este enlace implica solapamiento de orbitales híbridos − yelrestodesusenlacessolapamientodeorbitaleshíbridos − . Nohaysolapamientodeorbitaleshíbridossp− . Larespuestacorrectaeslad. 3.83.¿Cuáldelosisómeros,cisytrans,del1,2‐dicloroetenoposeemomentodipolar? a)cis b)trans c)ninguno d)ambos (O.Q.L.CastillaLaMancha2008) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 196 LaestructuradeLewisdeestasustanciaes: De acuerdo con el modelo RPECV el C H Cl es una sustancia cuya distribución de ligandos y pares de electrones solitarios alrededor de cada átomo central se ajusta a la fórmulaAX3alaquecorrespondeunnúmeroestérico(m+n)=3porloquesudisposición y geometría es TRIANGULAR respecto a cada carbono lo que hace que la geometría molecular sea PLANA. Como el cloro ( = 3,16) es más electronegativo que el carbono (=2,55)yqueelhidrógeno(=2,20)todoslosenlacessonpolares. Este compuesto al tener un doble enlace y dos átomos (Cl y H) iguales unidos a ambos átomosdecarbonopresentaisomeríageométrica. Segúnladisposicióndelosátomosenelplano: En el isómero cis la resultante de los Enelisómerotrans laresultantedelos vectores momento dipolar no es nula y la vectores momento dipolar es nula y la moléculaesPOLAR. moléculaesNOPOLAR. cis‐1,2‐dicloroeteno(POLAR) trans‐1,2‐dicloroeteno(NOPOLAR) Larespuestacorrectaeslaa. 3.84.¿Cuáldelossiguientescompuestosesisómerodelbutanal? a)2‐Butanol b)Butanona c)Ácidobutanoico d)Etilmetiléter (O.Q.L.LaRioja2008) Elbutanal,CH −CH −CH −CHO,esunaldehídoquecontieneelgrupofuncionalcarbonilo (C=O). Las cetonas tienen el mismo grupo funcional, solo que este no está situado en un extremodelacadenacarbonada. Aldehídosycetonasdeigualnúmerodeátomosdecarbonosonisómerosdeposición,por tanto,labutanona,CH −CH −CO−CH ,esundelbutanal. Larespuestacorrectaeslab. 3.85.¿CuáldelassiguientesproposicionesesVERDADERA? a) −CH(OH)− − :2‐butanol b) − −COOH:ácidobutanoico c) − − :etilamida d) −CHCl− :cloropropano (O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.LaRioja2009) a)Verdadero.CH −CHOH−CH −CH esel2‐butanol. b)Falso.CH −CH −COOHeselácidopropanoico. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 197 c)Falso.CH −CH −NH eslaetilamina. d)Falso.CH −CHCl−CH esel2‐cloropropano. Larespuestacorrectaeslaa. 3.86.Alhacerreaccionarunácidoorgánicoconunalcohol: a)Seformaunaldehídoyunácido. b)Seformaunéteryagua. c)Seformaunésteryagua. d)SeproduceunaadicióndeacuerdoconlaregladeMarkownikoff. e)Noreaccionan. (O.Q.N.Ávila2009) La reacción entre un ácido orgánico y un alcohol es una reacción de esterificación y las sustanciasresultantesdelamismasonunésteryagua.Porejemplo: CH COOH(l)+CH CH OH(l)CH COOCH CH (l)+H O(l) Larespuestacorrectaeslac. 3.87.Señalelaproposicióncorrecta: a)Laoxidacióndelascetonasproduceácidoscarboxílicos. b)Losaldehídosadiferenciadelascetonastienenpropiedadesreductoras. c)Lasaminasprimariasendisoluciónacuosasecomportancomoácidosdébiles. d)Loshidrocarburosaromáticossonmásreactivosquelosalifáticos. e) Todos los compuestos nitrogenados se encuentran asociados mediante enlaces de hidrógeno. (O.Q.N.Ávila2009) Los aldehídos, a diferencia de las cetonas, tienen propiedades reductoras debido al átomodeHqueseencuentraunidoalgrupocarbonilo. Una reacción específica que lo demuestra es el “ensayo de Tollens” en el que el aldehído reducealaplatacontenidaenelcomplejoamoniacaldeplataformándoseunprecipitado decolornegroounespejodecolorplataenelinteriordelrecipientedereacción. R−COH+2 Ag NH +3OH 2Ag+R−COO +4NH +2H O Larespuestacorrectaeslab. 3.88.¿Cuáldelassiguientesfórmulascorrespondeaunéter? a) −CO− b) −O− c) −COOH d) −COO− e)H−COH (O.Q.N.Ávila2009) a)Falso.ElcompuestoCH –CO–CH esunacetona.Sunombreesacetonaopropanona. b) Verdadero. El compuesto CH –O–CH es un éter. Su nombre es dimetiléter o metoximetano. c)Falso.ElcompuestoCH –COOHesunácido.Sunombreesácidoacéticooetanoico. d) Falso. El compuesto CH –COO–CH es un éster. Su nombre es acetato de metilo o etanoatodemetilo. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 198 e)Falso.ElcompuestoH–COHsunaldehído.Sunombreesformaildehídoometanal Larespuestacorrectaeslab. 3.89. El acetato de metilo y el ácido propanoico son dos compuestos isómeros. Señale la respuestaqueconsidereincorrecta: a)Tienenlamismafórmulaempírica. b)Tienenlamismafórmulamolecular. c)Elácidopropanoicotieneunatemperaturadeebulliciónsuperioraladelacetatodemetilo. d)Lafórmuladelacetatodemetiloes . (O.Q.L.Murcia2009) a‐b‐d)Correctas.Lasfórmulassemidesarrolladasdeamboscompuestosson: ácidopropanoicoCH CH COOH acetatodemetiloCH COOCH Ambos compuestos son isómeros ya que tienen la misma fórmula molecular y empírica, C H O ydistintafórmuladesarrollada. c)Correcta.Latemperaturadeebullicióndelácidopropanoico(138°C)essuperioraladel acetatodemetilo(77°C)yaqueelprimeropresentaenlacesintermolecularesdehidrógeno mientrasqueelsegundono. Todaslasrespuestassoncorrectas. 3.90.Señalelarespuestaincorrecta: a)Lafórmuladel2‐butanoles . b)Laacetonaesisómerodelpropanal. c) 146Xe 147Ysonisótoposportenerelmismonúmeromásico. d)Elnúmerodeoxidacióndelbromoenel es+5. (O.Q.L.Murcia2009) a) Correcta. La fórmula semidesarrollada del 2‐butanol es CH CHOHCH CH ya que el grupohidroxiloseencuentrasituadoenelcarbono2. b)Correcta.Lasfórmulassemidesarrolladasdeamboscompuestosson: acetonaCH COCH propanalCH CH CHO Ambos compuestos son isómeros ya que tienen la misma fórmula molecular y empírica, C H Oydistintafórmuladesarrollada. Setratadeisómerosdeposiciónyaquetienenlamismafunciónorgánica,elgrupocarbonilo (C=O),laacetonaenuncarbonosecundarioyelpropanalenuncarbonoprimario. c) Incorrecta. Los isótopos son especies químicas que precisamente se diferencian en el númeromásico.Estasespeciesconidénticonúmeromásicosedenominanisóbaras. d) Correcta. Teniendo en cuenta que el número de oxidación del oxígeno es –2, del hidrógeno+1,elnúmerodeoxidacióndelbromoes: +1 +x+3 –2 =0x=+5 Larespuestaincorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 199 3.91.Sedicequeuncompuestoorgánicoeslevógirocuando: a)Sumoléculaesredondaygiraconfacilidad. b)Desvíahacialaizquierdalaluzpolarizada. c)Aceleralavelocidaddeunareacciónbajoagitaciónintensa. d)Sedescomponeporaccióndelalevadura. (O.Q.L.Murcia2009) Los compuesto levógiros son isómeros ópticos que tienen un carbono asimétrico y que desvían hacia la izquierda el plano de la luz polarizada, al contrario que las sustancias dextrógirasquelohacenhacialaderecha. Larespuestacorrectaeslab 3.92. Dadas las sustancias: temperaturadeebulliciónes: a) b) c) d) , , y , el orden de menor a mayor (O.Q.L.Madrid2009) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Las fuerzas de dispersión de London se dan en todo tipo de sustancias, pero fundamentalmente,enlassustanciasnopolares.Delassustanciaspropuestas,esteenlace sedaenelmetano,CH . Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces de hidrógeno. De las sustancias propuestas, este enlace se da en el etanal, C H O , CH CHO. Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenel ácido fórmico, CH O , HCOOH, y en el metanol, CH O , CH OH. El que los puntos de ebullición de los ácidos sean más altos que los de los alcoholes se debe a que los ácidos formanundímeroestable. Además el punto de ebullición aumenta con el peso molecular de la sustancia, ya que tambiéncontribuyenlasfuerzasdedispersióndeLondonyestasaumentanalaumentarla longituddelacadena. Loscompuestosdadosordenadosporpuntosdeebullición(K)crecienteson: (111,6)< (293)< (338)< Larespuestacorrectaeslac. (CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2007). (374) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 200 3.93. ¿Cuál es el nombre del compuesto obtenido por reacción entre ácido acético y 2‐propanol? a)Acetatode2‐propenilo b)Acetaldepropenilo c)Acéticodepropilo d)Acetatode2‐propilo (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) Lareacciónentreunácidoyunalcoholesunareaccióndeesterificaciónylosproductos resultantesdeellasonésteryagua. CH COOH+CH CHOHCH CH COOCH CH +H O Elésterformadoesacetatode2‐propilo. Larespuestacorrectaeslad. 3.94.Cuandosesustituyeunodelosátomosdehidrógenodelbenceno( )porotroátomo o grupo de átomos cambia el punto de ebullición. Ordenar por puntos de ebullición decrecienteslossiguientescompuestos: , , . a) > > b) > > c) > > d) > > (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Las fuerzas de dispersión de London se dan en todo tipo de sustancias, pero fundamentalmente,enlassustanciasnopolares.Delassustanciaspropuestas,esteenlace sedafundamentalmenteenelbenceno,C H . Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces dehidrógeno.Delassustanciaspropuestas,esteenlacesedaenelclorobenceno,C H Cl. Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenel fenol,C H OH. Loscompuestosdadosordenadosporpuntosdeebullición(K)decrecientesson: (455,1)> (404)> (353,3) Larespuestacorrectaeslac. 3.95.¿QuégruposfuncionalespresentanunenlaceC=O? a)Ácido,aldehído,alcohol b)Aldehído,cetona,ácido c)Cetona,éter,ácido d)Ácido,éter,alcohol (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 201 El grupo carbonilo (C=O) se encuentra presente en los aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos. Larespuestacorrectaeslab. 3.96.Elbencenoyelciclohexanoson: a)Hidrocarburos b)Isómeros c)Semejantes d)Isologos (O.Q.L.Murcia2010) Elbenceno C H esunhidrocarburoaromáticoyelciclohexano C H esuncicloalcano. Larespuestacorrectaeslaa. 3.97.LafórmulaHOC−CHOcorrespondeal: a)Etanal b)Dihidroxietano c)Etanodiol d)Etanodial (O.Q.L.Murcia2010) Setratadeletanodial,unaldehídoyaquepresentadosgruposfuncionalescarbonilo(C=O). Larespuestacorrectaeslad. 3.98.Laestructuradelcompuestomayoritariofinaldelasiguientereaccióndeadiciónes: a) b) c) d) ≡CH+2HBr = (O.Q.L.Madrid2010) Loshidrocarburosinsaturadosdanreaccionesdeadición.Enestecasosetratadelaadición deunreactivoasimétricoqueserigeporlaregladeMarkovnikovquediceque: “en la adición de un reactivo asimétrico (HX, HOH, HOSO3H) a un hidrocarburo insaturado asimétrico, el fragmento más positivo (H) se une al carbono más hidrogenado”. Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeadiciónes: ≡CH+2HBr elproductomayoritarioformadoesel2,2‐dibromopropano. Larespuestacorrectaeslab. 3.99.Laisomeríageométricaseencuentraprincipalmenteen: a)Alcanos b)Alquenos c)Alcoholes d)Aldehídos (O.Q.L.Asturias2010) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 202 Uncompuestoquepresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosque seenlazancondobleenlace,tienedosisómerossegúnaquepartedeldobleenlaceestén colocadosestossustituyentes. Larespuestacorrectaeslab. 3.100.Lasiguientefórmulacorrespondealamoléculadelaadrenalina. De acuerdo con esta, se puede establecer que las funciones orgánicas presentes en la adrenalinason: a)Fenol,alcoholyamina b)Alqueno,alcano,alcoholyamida c)Cicloalcano,alquenoyamida d)Fenol,alcohol,aminayéster (O.Q.L.Asturias2010) Lamoléculapresenta: unafunciónfenol(A−OH) unafunciónalcohol(R−OH) unafunciónamina(R−NH−R) Larespuestacorrectaeslaa. 3.101.¿Quéterminodescribelaformacióndeácidoacéticoapartirdealcoholetílico? a)Adición b)Oxidación c)Neutralización d)Esterificación (O.Q.L.LaRioja2010) La formación de un ácido (acético) a partir de un alcohol (etílico) es una reacción de oxidación.Unoxidantequesesueleutilizarparalamismaeseldicromatodepotasioen medioácido: CH CH OH+Cr O +H CH COOH+Cr Larespuestacorrectaeslab. 3.102.¿QuéclasedecompuestosnoincluyenunenlaceC=Oensusmoléculas? a)Alcoholes b)Ésteres c)Amidas d)Ácidos (O.Q.L.LaRioja2010) Losalcoholessoncompuestosorgánicosquetienenelgrupofuncionalhidroxilo(−O−H). El resto de los compuestos dados, ésteres, amidas y ácidos carboxílicos, incluyen en su estructuraelgrupofuncionalcarbonilo(C=O). Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 203 3.103.Delossiguientescompuestoselquepresentaisomeríaópticaes: a)Propanal b)2‐metil‐1‐butanol b)1,2,3‐propanotriol d)Benceno (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010) Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitieneun carbonoasimétrico(quiral). Estacondiciónlacumpleel2‐metil‐1‐butanolyaquetiene uncarbonoconloscuatrosustituyentesdiferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.104. El benceno es una sustancia orgánica ( ) de la familia de los compuestos aromáticos.Indiquequéproposicióneslaverdadera: a)Essolubleenagua. b)Tieneunaestructuraabiertaylineal. c)Todoslosenlacessonsencillos. d)Todaslasdistanciasdeenlacesoniguales. e)Noestóxico. (O.Q.N.Valencia2011) LaestructuradeLewisdelbencenoes: a) Falso. La molécula de benceno es no polar por lo que forma ningún de enlace intermolecularconelagualoqueimpidesusolubilidadenlamisma. b‐c)Falso.Loshidrocarburosaromáticossecaracterizanporformanestructurascíclicascon unsistemadedoblesenlacesalternados. d)Verdadero.Setratadeunamoléculaquepresentaresonanciaporloquetodoslosenlaces C−Ctienenlamismalongitud,menorqueladelenlacesencilloperomayorqueladelenlace doble. e)Falso.Setratadeunasustanciaconunaelevadatoxicidad.Escancerígeno. Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 204 3.105. En un laboratorio se encuentra una botella que contiene una sustancia líquida que únicamentepresentaensuetiquetaunafórmulamolecular: .Indiquequéproposición delassiguientesesverdadera: a)Sepodríaasignaresafórmulaadoscompuestosdistintos. b)Noesposibledescribirisómerosparaesafórmulamolecular. c)Serántreslassustanciasposibles. d)Elgradodeinsaturaciónes1. e)Ningunadelasanteriores. (O.Q.N.Valencia2011) Eletanol, ,yelétermetílico, ,soncompuestos quesediferencian en su grupo funcional, hidroxi (−OH) en los alcoholes y oxi (−O−) en los éteres, luego ambassustanciassonisómerosdefunciónquesecorrespondenconlafórmulamolecular C H O. Larespuestacorrectaeslaa. 3.106. El eteno es un producto muy versátil a partir del cual se puede preparar una gran variedaddesustancias.Indiquecuáldesiguientesafirmacionesesfalsa: a)Eletenosepuedetransformarenalcoholetílico. b)Lapolimerizacióndeletenoconducealpolietileno. c)Eletenosepuededeshidrogenarparaconvertirseenetano. d)Existeotroisómerocompuestodeleteno. e)Elpoliestirenotambiénsepuedeprepararapartirdeeteno. (O.Q.N.Valencia2011) a)Verdadero.Lahidratacióncatalíticadeunalquenoproduceelcorrespondientealcohol: CH =CH (g)+H O(g)CH CH OH(g) b)Verdadero.Lapolimerizacióndeletenoproducepolietileno: nCH =CH (g)− CH −CH −(s) c)Verdadero.Lahidrogenacióndeunalquenoproduceelcorrespondientealcano: CH =CH (g)+H (g)CH −CH (g) d)Falso.Eletenonoposeeisómeros. e) Verdadero. La reacción entre benceno y eteno produce etilbenceno, y la posterior deshidrogenación de este lleva a la formación de etenilbenceno o poliestireno, que por posteriorpolimerizaciónproducepoliestireno. Larespuestacorrectaeslad. 3.107.Coneltérminocis‐butenosedesignaaunhidrocarburoconunainsaturación.Indique cuáldesiguientesafirmacionesesfalsa: a)Estehidrocarburotieneunisómerogeométrico. b) Por combustión de un mol del mismo se obtienen cuatro moles de dióxido de carbono y cuatromolesdeagua. c)Nodecoloraunadisolucióndebromo. d)Tienevariosisómerosolefínicos. e)Existeotrocompuestoconlamismafórmulamolecular,quenoreaccionaconelhidrógeno nipuedepolimerizarse. (O.Q.N.Valencia2011) a)Verdadero.Elisómerogeométricodelcis‐butenoeseltrans‐buteno. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) cis‐buteno trans‐buteno 205 b)Verdadero.Laecuaciónquímicocorrespondientealacombustióndelcis‐butenoes: C H (g)+6O (g)4CO (g)+4H O(g) c) Falso. Los hidrocarburos insaturados dan reacciones de adición como puede ser la halogenación: C H (g)+Br (aq)C H Br (l) d) Verdadero. Además del trans‐buteno tiene otros isómeros comopuedeserel2‐metil‐1‐butenooisobuteno. e) Verdadero. El ciclobutano es un hidrocarburo cíclico que no puededarreaccionesnideadiciónnidepolimerización. Larespuestacorrectaeslac. 3.108.¿Cuáleslafórmuladelaetil‐propilamina? a) − − − − − − − b) − − − − − c) − −NH− − − d) − −N− − − (O.Q.L.LaRioja2011) Detodosloscompuestosdadoselúnicoqueesunaaminasecundaria(R −NH−R )es: − −NH− − − . Larespuestacorrectaeslac. 3.109.¿Quécombinacióndereactivosproduceunéster? a)Alcoholyaldehído b)Ácidoyaldehído c)Ácidoyalcohol d)Aldehídoypermanganatodepotasio (O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Galicia2012) La reacción entre un ácido orgánico y un alcohol es una reacción de esterificación y las sustanciasresultantesdelamismasonunésteryagua.Porejemplo: CH COOH(l)+CH CH OH(l)CH COOCH CH (l)+H O(l) Larespuestacorrectaeslac. (CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 3.110.¿Cuántosaldehídossecorrespondenconlafórmula a)2 b)3 c)4 d)5 206 ? (O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)(O.Q.L.Madrid2013) La fórmula del hidrocarburo saturado de cinco carbonos es C H , como el compuesto dado tiene dos átomos de hidrógeno menos quiere decir que presenta una única insaturaciónquecorrespondealgrupocarbonilo(C=O).Losposiblesisómerosson: CH – CH – CH – CH – CHO1‐pentanal CH – CH – CH CH – CHO2‐metil‐1‐butanal 4isómeros CH – CH CH – CH – CHO3‐metil‐1‐butanal CH – C CH – CHO2,2‐dimetilpropanal Larespuestacorrectaeslac. 3.111.Lafórmulaempíricadelácidobenzoicoes: a) b) c) d)HBe (O.Q.L.Murcia2011) Elácidobenzoicoesunácidocarboxílicoaromáticoysufórmulaes: Larespuestacorrectaeslac. 3.112.Paraloscompuestos: A: − B: −O− Puedeafirmarseque: a)Sonisómerosgeométricos. b)AtienemayorpuntodeebulliciónqueB. c)Aesunsólidocristalinoatemperaturaambiente. d)Sonisomorfosquirales. (O.Q.L.Murcia2011) a)Falso.Ningunodeellospresentaundobleenlace. b)Verdadero.Eletanol,CH −CH OH,puedeformarenlacesdehidrógenomientrasqueel éter metílico, CH −O−CH , no. Por este motivo elpuntode ebullición del etanoles mayor queeldeléteretílico. c) Falso. Los enlaces de hidrógeno del etanol no son tan intensos como para que esta sustanciaformeunsólidomolecularatemperaturaambiente. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 207 d)Falso.Ningunoposeequiralidad. Larespuestacorrectaeslab. 3.113.¿Cuántoscompuestosdiferentespuedentenerlafórmula a)uno b)dos c)tres d)cuatro ? (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) LafórmuladelhidrocarburosaturadodetrescarbonosesC H ,comoelcompuestodado tienelosmismosátomosdehidrógenoquieredecirquenopresentaningunainsaturación. Los compuestos compatibles con la fórmula molecular dada son alcoholes y éteres saturados.Losposiblesisómerosson: CH – CH – CH OH1‐propanol CH – CHOH– CH 2‐propanol 3isómeros CH – O–CH – CH metiletilé ter Larespuestacorrectaeslac. 3.114.¿Cuáldelossiguientescompuestostieneisomeríacis‐trans? a) b) = c) = d) (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) Para que un compuesto presente isomería geométrica debe cumplir las siguientes condiciones: Presentarundobleenlace Tener el mismo átomo o grupo de átomos unido a los carbonos que forman el dobleenlace De los compuestos dados, el único que cumple ambas condiciones es el 1‐2,dicloroetileno, ClCH=CHCl. Larespuestacorrectaeslab. 3.115.Cuáleselnombrecorrectoparalaestructura: a)2‐isopropil‐1‐buteno b)2,3‐dimetil‐2‐hexeno c)2‐metil‐3‐isopropil‐1‐buteno d)2,3,4‐trimetil‐1‐penteno (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 208 Lacadenamáslargaquetengalainsaturaciónconstadecincoátomosdecarbono(penteno)y enloscarbonos2,3y4presentaradicalesmetilo. Elnombredelhidrocarburoes2,3,4‐trimetil‐1‐penteno. Larespuestacorrectaeslad. 3.116. ¿Qué compuesto de los siguientes contiene todos sus átomos de carbono con una hibridación ? a) b) c) d) (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011) LoscompuestosdefórmulaC H yC H sonhidrocarburossaturadosoalcanosque secaracterizanporquesusátomosdecarbonoformancuatroenlacessencillos,loque . requierequedichosátomostenganhibridación ElcompuestodefórmulaC H esunhidrocarburoinsaturadoalquenouolefinaque secaracterizaporquesusátomosdecarbonoformandosenlacessencillosyunenlace doble,loquerequierequedichosátomostenganhibridación . El compuesto de fórmula C H es un hidrocarburo insaturado alquino o acetilénico quesecaracterizaporquesusátomosdecarbonoformanunenlacesencillosyunenlace triple,loquerequierequedichosátomostenganhibridaciónsp. Larespuestacorrectaeslab. 3.117.Lacafeínatienelasiguientefórmulaestructural: Sufórmulaempíricaes: a) b) c) d) e) (O.Q.N.ElEscorial2012) Lafórmulaempíricaosencilladelacafeínaes . Larespuestacorrectaeslac. 3.118.Laoxidaciónsuavedel2‐propanol, a) −CO− b) −COO− c) − −O− d) − −CHO e) − − −CHOH− ,produce: (O.Q.N.ElEscorial2012) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 209 Mediantelaoxidaciónsuavedeunalcoholsecundarioseobtieneunacetona.Lareacción deoxidaciónes: CH −CHOH−CH +oxidanteCH −CO−CH Larespuestacorrectaeslaa. 3.119.Unamezclaequimoleculardeisómerosópticossellama: a)Isotópica b)Esotérica c)Racémica d)Refringente (O.Q.L.Murcia2012) Unamezclaracémicasedefinecomounamezclaequimoleculardeisómerosópticos.Como cadaunodelosestereoisómerosdesvíalaluzpolarizadaundeterminadoángulo,unohaciala derecha y el otro hacia la izquierda, no existiría desviación de la luz ya que el efecto producidoporunoanularíaeldelotroylamezclanoseríaópticamenteactiva. Larespuestacorrectaeslac. (CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia1996). 3.120.Siencontramosuncompuestodefórmulaempírica a)Monocarburohidratado b)Formaldehído c)Aguacarbonatada d)Esafórmulanoexisteporrazonesestéricas. ,puedetratarsede: (O.Q.L.Murcia2012) La fórmula semidesarrollada del metanal es H−CHO y su fórmula empírica y molecular es . Larespuestacorrectaeslab. (CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia1996). 3.121.Laoxidacióndeunalcoholsecundariocon un: a)Aldehído b)Ácidocarboxílico c)Éster d)Cetona enácidosulfúrico,darálugar a (O.Q.L.Galicia2012) Laoxidacióndeunalcoholsecundarioproduceunacetona.Elgrupohidroxiloseconvierte encarbonilo.Porejemplo,el2‐propanolproduceacetona: CH CHOHCH +Cr O +H CH COCH +Cr Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenElEscorial2012). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 210 3.122.¿CuáleselnombresegúnlaIUPACparalasiguientemolécula? a)Heptano b)2‐Etilpentano c)3‐Metilhexano d)4‐Etilpentano (O.Q.L.LaRioja2012) Lacadenamáslargaconstadeseisátomosdecarbono(hexano)yenelcarbono3tieneun radicalmetilo. Elnombredelhidrocarburoes3‐metilhexano. Larespuestacorrectaeslac. 3.123.¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica? a)3‐Metil‐2‐butanona b)3,3‐Dimetil‐2‐butanona c)2,3‐Butanodiol d)2‐Butanona (O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012) Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitiene uncarbonoasimétrico(quiral). Estacondiciónlacumpleel2,3‐butanodiolyaquetiene dos átomos de carbono con los cuatro sustituyentes diferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.124.Lastemperaturasdeebullicióndecuatrosustanciasorgánicasson:170°C,0°C,97°C y11°C.Lassustanciasorgánicasson: A: − − − B: − − − C: − − D: − ¿Cuálseríalaasignacióncorrectadelastemperaturasdeebullicióndecadasustancia? a)A:0°CB:11°CC:97°CD:170°C b)A:11°CB:0°CC:170°CD:97°C c)A:97°CB:0°CC:170°CD:11°C d)A:170°CB:97°CC:11°CD:0°C (O.Q.L.Asturias2012) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Las fuerzas de dispersión de London se dan en todo tipo de sustancias, pero fundamentalmente,enlassustanciasnopolares.Delassustanciaspropuestas,esteenlace sedaenlasustanciaA,butano,CH −CH −CH −CH . Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces de hidrógeno. De las sustancias propuestas, este enlace se da en la sustancia B, etilmetiléter,CH −CH −O−CH CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 211 Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenla sustancia C, 1‐propanol, CH −CH −CH OH, y en la sustancia D, 2‐aminoetanol, NH CH −CH OH. La temperatura de ebullición de esta última sustancia es más elevada debidoaquepuedeformarmásenlacesdehidrógenoqueelalcohol. Además el punto de ebullición aumenta con el peso molecular de la sustancia, ya que tambiéncontribuyenlasfuerzasdedispersióndeLondonyestasaumentanalaumentarla longituddelacadena. Laasignacióncorrectadetemperaturasdeebulliciónalassustanciasorgánicasdadases: A:0°C B:11°C C:97°C D:170°C Larespuestacorrectaeslaa. (CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2007). 3.125.Losésteresseencuentrandemaneranaturalenlasfrutasyflores.Sedeseafabricar unambientadorconoloraplátanoysesabequeesearomaesdebidoalésteretanoatode pentilo,parasintetizarlosenecesita: a)Etanoypentano b)Etanoy1‐pentanol c)Etanolyácidopentanoico d)Ácidoetanoicoy1‐pentanol (O.Q.L.Asturias2012) La reacción entre un ácido orgánico y un alcohol es una reacción de esterificación y las sustanciasresultantesdelamismasonunésteryagua.Parasintetizaretanoatodepentilo debenreaccionarácidoetanoicoy1‐pentanol: CH COOH(l)+CH CH CH OH(l)CH COO CH CH (l)+H O(l) Larespuestacorrectaeslad. 3.126.Elnombrecorrectodelcompuestocuyafórmulaseda,es: a)3‐Metil‐4‐hexeno b)4‐Metil‐2‐hexeno c)2‐Etil‐2‐penteno d)2‐Etil‐3‐penteno (O.Q.L.Asturias2012) Lacadenamáslargaquecontengalainsaturacióntieneseisátomosdecarbono(hexeno)yen elcarbono4presentaunradicalmetilo. Elnombredelhidrocarburoes4‐metil‐2‐hexeno. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 212 3.127.¿Cuáldelossiguientescompuestospresentaisomeríaóptica? a)3‐Cloropentano b)Propeno c)Ácido2‐hidroxipropanoico d)3‐Metil‐2‐butanona (O.Q.L.Madrid2012) Uncompuestoorgánicopresentaisomeríaópticasitiene uncarbonoasimétrico(quiral). Esta condición la cumple el ácido 2‐hidroxipropanoico ya que tiene un átomo de carbono con los cuatro sustituyentesdiferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.128.¿Cuáldelassiguientesmoléculaspresentaisomeríageométricaocis‐trans? a) − = b) − = c) = − d) = e) = (O.Q.N.Alicante2013) El 1‐cloro‐1‐propeno, − = , es un compuesto que presenta dos tipos de sustituyentes idénticos unidos a los carbonos que se enlazan con doble enlace, por ello tienedosisómerossegúnaquepartedeldobleenlaceesténcolocadosestossustituyentes: isómerocis isómerotrans Larespuestacorrectaeslaa. 3.129. La oxidación de un compuesto de fórmula molecular lo convierte en otro compuestocuyafórmulamoleculares .Elcompuestooriginal, ,podríaserun: I.Alcoholprimario II.Alcoholsecundario III.Alcoholterciario a)I,II,yIIIsoncorrectas b)IyIIsoncorrectas c)IIyIIIsoncorrectas d)SoloIescorrecta e)SoloIIIescorrecta (O.Q.N.Alicante2013) La fórmula molecular C H O se corresponde con la de un alcohol saturado. Este podría ser: 1‐butanol, CH CH CH CH OH, un alcohol primario cuya oxidación de un produce un aldehído: CH CH CH CH OHCH CH CH CHO+2H +2e CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 213 2‐butanol,CH CH CHOHCH ,unalcoholsecundariocuyaoxidacióndeunproduceun cetona: CH CH CHOHCH CH CH COCH +2H +2e Los alcoholes terciarios como el 2‐metil‐2‐propanol, CH COH CH CH son más difíciles deoxidar. Larespuestacorrectaeslab. 3.130.¿Cuálesdelossiguientescompuestossonisómeros? a)1‐Propanoly2‐propanol b)Ácidometanoicoyácidoetanoico c)Metanolymetanal d)Etanoyetanol e)Etenoyetino (O.Q.N.Alicante2013) Doscompuestossonisómerossipresentanlamismafórmulamolecularydistintafórmula desarrollada. De las parejas dadas la única que cumple esa condición es la primera, ya que tienen la mismafórmulamolecular,C H O,ysusfórmulasdesarrolladasrespectivasson: 1‐propanol 2‐propanol Larespuestacorrectaeslaa. 3.131.¿CuáleselnombresegúnlaIUPACparalasiguientemolécula? a)2‐bromopropano b)2‐bromobutano c)3‐bromobutano d)3‐bromopentano (O.Q.L.LaRioja2013) Lacadenamáslargaconstadecuatroátomosdecarbono(butano)yenelcarbono2tieneun átomodebromo. Elnombredelcompuestoes2‐bromobutano. Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 214 3.132.¿Cuáldelossiguientescompuestosesópticamenteactivo? a)2‐Cloropropano b)Clorofluorometano c)3‐Metilhexano d)Ácido3‐butenoico (O.Q.L.Galicia2013) Un compuesto orgánico es ópticamente si tiene un carbonoasimétrico(quiral). Estacondiciónlacumpleel3‐metilhexanoyaquetiene un átomo de carbono con los cuatro sustituyentes diferentes. Larespuestacorrectaeslac. 3.133.Lamoléculadelaadrenalinaes: a)Alcoholyamina b)Alcoholyamida c)Aldehídoyamida d)Aminayéster (O.Q.L.Murcia2013) La molécula posee los grupos funcionales hidroxilo, −OH, (alcoholes) y amino, −NH−, (aminas). Larespuestacorrectaeslaa. 3.134.Siuncompuestoorgánicotienedefórmulamolecular a)Etanol b)Etanal c)Etano d)Ácidoacético podráser: (O.Q.L.Murcia2013) De los compuestos propuestos el único que posee dos átomos de hidrógeno es el ácido . acéticocuyafórmulasemidesarrolladaes Larespuestacorrectaeslad. 3.135.Cuandodoscompuestostienenlamismafórmulaempíricaylamoléculadeunoesla imagenespeculardeladelotrosedicequeson: a)Antagónicos b)Simétricos c)Especulares d)Enantiómeros (O.Q.L.Murcia2013) Losenantiómerossonunaclasedeestereoisómerostalesqueenlaparejadecompuestos uno es imagen especular del otro y no son superponibles, lo mismo que una mano respectoalaotra.Tienenlapropiedaddedesviarlaelplanodepolarizacióndelaluzuno hacialaderechayelotrohacialaizquierda(isomeríaóptica). CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 215 Unejemplotípicoeselácidoláctico: Larespuestacorrectaeslad. 3.136.Respectodelanitroglicerina: a)Tienequeguardarseencajasdeherméticasdeplomo. b)Seusaenmedicinacomovasodilatador. c)EselnombrequímicodelTNT d)FuedescubiertaporAlfredNobelen1895. (O.Q.L.Murcia2013) Lanitroglicerinao1,2,3‐trinitroxipropanoesunasustanciaaltamenteexplosiva. En1867,AlfredNobeldescubrióqueeramásfácilmentemanejablesieraabsorbidaporun materialporosocomolaarcillayalamezclalallamódinamita. Además, en medicina se usa como vasodilatador para el tratamiento del infarto de miocardio. Larespuestacorrectaeslab. 3.137.LavitaminaC,presenteengrancantidadenlosfrutoscítricos,seleconocetambién como: a)Niacina b)Ácidocarbónico c)Ácidoascórbico d)Ácidocítrico (O.Q.L.Murcia2013) LavitaminaCeselenantiómeroLdelácidoascórbicoysufórmuladesarrolladaes: Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 216 3.138.Elmaterialllamado“teflón”: a)Conducemuybienlacorrienteeléctrica. b)Seobtienepolimerizandoflúorenpresenciadeteluro. c)Esanfomagnético(diay/oparamagnéticosegúnlascondiciones). d)Esmuyinertedesdeelpuntodevistaquímico. (O.Q.L.Murcia2013) Elteflónopolitetrafluoroetileno(PTFE)esunpolímerodelafamiliadelaspoliolefinas.Su estructuraessimilaraladelpolietileno(PE),enelquelosátomosdehidrógenohansido sustituidos por átomos flúor. La fórmula química del monómero, tetrafluoroeteno, es FC =CF .FuedescubiertoporRoyJ.Plunkett,investigadordeDuPont,en1938. Laecuaciónparalapolimerizaciónes: Lapropiedadprincipaldeestematerialesqueesprácticamenteinertedesdeelpuntode vistaquímico,esincapazdereaccionarconlamayoríadelosácidos,basesydisolventes conocidos.Estosedebealaprotecciónqueejercenlosátomosdeflúorsobrelacadenade carbonos. Larespuestacorrectaeslad. 3.139.Ladiferenciadeunagrasasaturadadeunainsaturada,sebasaen: a)Quepuedesermetabolizadaporsereshumanos. b)Quecontienedoblesenlacescarbono–carbono. c)Quetieneveinteomásátomosdecarbono. d)Queesdeorigenanimal. (O.Q.L.Madrid2013) Las grasas insaturadas, a diferencia de las saturadas, son aquellas que presentan alguna insaturación(C=C)entreátomosdecarbono. Larespuestacorrectaeslab. 3.140.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta? a)UnalcoholR−COHestáigualdeoxidadoqueunaldehídoR−CHO. b)UnaldehídoR−CHOestámásoxidadoqueunalcoholR−COH. c)UnácidoR−COOHestáigualdeoxidadoqueunacetonaR−CO−R. d)UnácidoR−COOHestámásoxidadoqueel . (O.Q.L.Madrid2013) Laoxidacióndeunalcoholprimarioproduceunaldehído,mientrasqueladeunalcohol secundariodalugaraunacetona. La oxidación de un aldehído produce un ácido carboxílico, mientras que la de una . cetonadalugaraunácidocarboxílicoy Laoxidacióndeunácidocarboxílicoproduce Larespuestacorrectaeslab. . CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 217 3.141.¿Cuáldelossiguientescompuestosorgánicosnoesunisómerodel2‐metilbutanal? a)1,3‐Butadien‐2‐ol b)Dimetilpropanal c)2‐Pentanona d)1‐Penten‐1‐ol e)Pentanal (O.Q.N.Oviedo2014) El 2‐metilbutanal, − − −CHO, es un aldehído que contiene el grupo funcionalcarbonilo(C=O)yunradicalmetilo(‐CH ).SufórmulamolecularesC H O. a) Verdadero. El 1,3‐butadien‐2‐ol es un alcohol de cuatro carbonos con dos insaturaciones.Sufórmulasemidesarrolladaes: = − = b) Falso. El dimetilpropanal es un aldehído con dos radicales metilo. Su fórmula semidesarrolladaes: CH −C CH −CHO c)Falso.La2‐pentanonaesunacetonadecincocarbonos.Sufórmulasemidesarrolladaes: CH −CH −CH −CO−CH d) Falso. El 1‐penten‐1‐ol es un alcohol insaturado de cinco carbonos. Su fórmula semidesarrolladaes: CH −CH −CH −CHOH=CH e)Falso.Elpentanalesunaldehídodecincocarbonos.Sufórmulasemidesarrolladaes: CH −CH −CH −CH −CHO Larespuestacorrectaeslaa. 3.142.¿Cuántosisómerospuedetenereldicloroeteno? a)2 b)3 c)4 d)5 e)Ninguno (O.Q.N.Oviedo2014) EldicloroetenodefórmulamolecularC H Cl puedetenerlossiguientesisómeros: Cl C=CH 1,1‐dicloroeteno CHCl=CHCl 1,2‐dicloroeteno Esteúltimocompuestopresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonos queseenlazancondobleenlace,porellotienedosisómerossegúnaquepartedeldoble enlaceesténcolocadosestossustituyentes: cis‐1,2‐dicloroeteno trans‐1,2‐dicloroeteno CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 218 Larespuestacorrectaeslab. 3.143. Cuando el acetato de etilo (etanoato de etilo) se hidroliza en presencia de una disolucióndehidróxidodesodioseproduce: a)2‐Butanonayetanol b)Ácidoacéticoyetanal c)Acetatodesodioydetiléter d)Acetatodesodioyetanol e)Ácidoacético,etanolyagua (O.Q.N.Oviedo2014) Lareacciónentreunésteryunabaseesunareaccióndesaponificaciónylosproductos resultantesdeellasonlasaldelácidoyelalcoholformadordeléster.Laecuaciónquímica completaes: CH COOCH CH +NaOHCH COONa+CH CH OH Losproductosformadossonacetatodesodioyetanol. Larespuestacorrectaeslad. (CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008). 3.144.Cuandosetrataunasustanciacomoeletanolconunoxidantecomoeldicromatode potasioenmedioácidoseobtienepreferentemente: a)Dióxidodecarbonoyagua b)Eteno c)Etino d)1,2‐Etanodiol e)Etanal (O.Q.N.Oviedo2014) La oxidación de un alcohol primario produce un aldehído. La ecuación química correspondientenoajustadaes: CH CH OH+K Cr O +H CH CHO+Cr etanol etanal Larespuestacorrectaeslae. 3.145.Lafórmulaempírica a)Propanolypropanona. b)Propanolypropanal c)Propanolyetilmetiléter d)Propanalyetilmetiléter e)Ningunodelosanteriores. Ocorrespondeadoscompuestosdiferentes: (O.Q.L.PreselecciónValencia2014) La fórmula del hidrocarburo saturado de cuatro carbonos es C H , como el compuesto dado tiene los mismos átomos de hidrógeno quiere decir que no presenta ninguna insaturación. Los tres compuestos dados son compatibles con la fórmula molecular propuestaysonalcoholesoéteressaturados: CH −CH −CH OH1‐propanol CH −CHOH−CH 2‐propanol CH −CH −O−CH etilmetiléter CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 219 sonlosposiblesisómeroscompatiblesconlafórmulamoleculardada. Larespuestacorrectaeslac. 3.145.¿Cuáldelassustanciassiguientestieneunamayortemperaturadeebullición:butano, propano,dimetiléter,etanol? a)Butano b)Propano c)Dimetiléter d)Etanol e)Nosepuedesaber (O.Q.L.PreselecciónValencia2014) El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Las fuerzas de dispersión de London se dan en todo tipo de sustancias, pero fundamentalmente,enlassustanciasnopolares.Delassustanciaspropuestas,esteenlace se dan en los hidrocarburos butano CH CH CH CH y propano CH CH CH , siendo másintensasenelprimero,queportenermásátomosesmáspolarizable. Losenlacesdipolo‐dipolosedanentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlaces dehidrógeno.Delassustanciaspropuestas,esteenlacesedaeneldimetiléter, CH OCH . Elenlacedehidrógenoseformacuandounátomodehidrógenoqueseencuentraunido a un átomo muy electronegativo (en este caso O) se ve atraído a la vez por un par de electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delassustanciaspropuestas,estetipodeenlacesoloesposibleenel etanol, CH CH OH.Elquelospuntosdeebullicióndelosácidosseanmásaltosquelosde losalcoholessedebeaquelosácidosformanundímeroestable. Además el punto de ebullición aumenta con el peso molecular de la sustancia, ya que tambiéncontribuyenlasfuerzasdedispersióndeLondonyestasaumentanalaumentarla longituddelacadena. Loscompuestosdadosordenadosporpuntosdeebullición(K)crecienteson: propano(231)<dimetiléter(249)<butano(273)<etanol(351,5) Larespuestacorrectaeslad. 3.146.Lafórmuladela1,3‐dihidroxipropanonaes: a) − − b) − − c) −CO− d) −CO− (O.Q.L.Murcia2014) Deloscompuestosdadoselúnicoquepresentaungrupocetonaydosgruposhidroxilos enlosextremoses: −CO− Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 220 3.147.¿QuéparejadecompuestosorgánicosNOsonisómeros? a)Pentanoydimetilpropano. b)2‐Propanolyetilmetiléter c)Etenolyetanol d)Metanolymetanal (O.Q.L.Galicia2014) Doscompuestossonisómerossipresentanlamismafórmulamolecularydistintafórmula desarrollada. a)Falso.Pentanoydimetilpropanosonisómerosdecadena: pentano dimetilpropano b)Falso.2‐Propanolyetilmetilétersonisómerosdefunción: 2‐propanol etilmetiléter c) Verdadero. Etenol (C H O) y etanol (C H O) no tienen la misma fórmula molecular, porlotanto,nosonisómeros. d)Verdadero.Metanol(CH O)ymetanal(CH O)notienenlamismafórmulamolecular, porlotanto,nosonisómeros. Lasrespuestascorrectassoncyd. 3.148.Uncompuestoorgánicolinealysaturado,conungrupofuncionalalcohol,puedetener diferentesisómeros.Unisómerodefuncióndeestecompuestopodríaser: a)Unéter b)Unacetona c)Unaldehído d)Unácidocarboxílico (O.Q.L.Asturias2014) Los grupos funcionales de los alcoholes y éteres, son respectivamente, R−OH y R−OH−R’,portanto,estostiposdecompuestosorgánicossonisómerosdefunción. Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 221 4.PROBLEMASdeQUÍMICAORGÁNICA 4.1. Completa las siguientes reacciones orgánicas e indica razonadamente cuál de ellas es unareaccióndeeliminación: a) –CH= (g)+ b) – c) –C≡CH(g)+ d) – (g) –OH(enmedioácidoycalor) – (g) (g) (g)+ (Canarias2004) a)CH –CH=CH (g)+H (g) – – (g) Setratadeunareaccióndeadición. b)CH –CH –CH –OH(enmedioácidoycalor) – = (g)+ (g) Setratadeunareaccióndeeliminación. c)CH –C≡CH(g)+Br (g) – = (g) Setratadeunareaccióndeadición. d)CH –CH (g)+Cl (g) – (g)+ (g) Setratadeunareaccióndesustitución. 4.2.Escribelafórmuladelossiguientescompuestos: a1)4‐penten‐1‐ola2)2‐pentanonaa3)3‐pentanonaa4)2‐metilbutanol. b)Indicaquétipodeisomeríapresentanentresí:a1)ya2);a2)ya3);a3)ya4). (Canarias2005) a1)4‐penten‐1‐ol OH– a2)2‐pentanona – a3)3‐pentanona – a4)2‐metilbutanol OH– – – – – = – – – – – – b)Laisomeríaexistenteentreloscompuestos: – – – = isómerosdefunción – – – – – – – – isómerosdeposición – – – – – – – – – – nosonisómeros – CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 222 4.3.Paraelcompuestoorgánico3‐buten‐2‐ol: a)Escribesufórmulasemidesarrollada. b)¿Tienealgúncarbonoquiral?Encasoafirmativo,indicacuáles. c)Escribelafórmulasemidesarrolladadeunisómerodecadenadelmismo. (Canarias2005) a)3‐buten‐2‐ol – – = b)ElC2esuncarbonoquiraloasimétrico c)Unisómerodecadenadel3‐buten‐2‐oles – – = 3‐buten‐1‐ol 4.4.Lalactosa,unodelosprincipalescomponentesdelaleche,sedegradaencontactoconel aireenácidoláctico,cuyafórmulasemidesarrolladaes . Laconcentracióndeácidolácticoesuncriteriodefrescuraydecalidad.Estaconcentración debeserlomenorposible,locontrarioindicaquetenemosunalecheenmalascondiciones. La acidez media de la leche fresca está normalmente entre 1,6 y 1,8 g de ácido láctico por litroycorrespondeaunpHentre6,7y6,8.Silaconcentraciónenácidolácticoessuperiora5 g/Llalecheestácuajada. a)Identificalasfuncionesquímicaspresentesenlamoléculadeácidoláctico. b) ¿Presenta la molécula algún carbono asimétrico o centro quiral? Si fuese cierto, represéntalo. c) La reacción entre el ácido láctico y la disolución de hidróxido de sodio puede ser consideradacomototal.Escríbela. d)Paradeterminarlaacidezdelalechesetoman20,0mLysevaloranconunadisoluciónde hidróxidodesodio0,1M,alcanzandoelpuntodeequivalenciaalañadir8,5mL.Determinar la concentración molar de ácido láctico, la masa de ácido láctico presente por cada litro y explicasilalecheestácuajada. Dato.Masamolardelácidoláctico=90g/mol. (Galicia2005) a)Lasfuncionesquímicassonexistentesson,–COOH(ácido)y–OH(alcohol). b)ElC2esuncarbonoquiraloasimétrico c)Laecuaciónquímicacorrespondienteaesareaccióndeneutralizaciónes: (aq)+NaOH(aq) (aq)+ (l) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 223 d)RelacionandoladisolucióndeNaOHconácidoláctico: 8,5mLNaOH0,1M 1mmolCH CHOHCOOH 20mLleche 1mmolNaOH 0,0425M Lamasadeácidolácticocontenidaenlalechees: g 0,0425molCH CHOHCOOH 90gCH CHOHCOOH =3,825 L Lleche 1molCH CHOHCOOH Comoseobserva,laconcentracióndeácidolácticoenlalechees: superiora1,6‐1,8loquequieredecirquelalecheNOesfresca, inferiora5g/L,porlotanto,lalecheNOestácuajada. 4.5. El alcohol de Darvón se emplea en la industria farmacéutica en la elaboración del analgésicollamadoDarvón.Suestructuraeslasiguiente: OH CH 3 CH3 -CH2- C - CH - CH2 - N - CH3 a)Indicacuálessonlosgruposfuncionalespresentesendichocompuesto. b)Nombradichocompuesto. c)¿Tienecarbonosquirales?Encasoafirmativoseñálalosconun(*). (Canarias2006) a)Losgruposfuncionalesexistentesenlasustanciason,–OH(hidroxi)y–N(amino). b)Elnombredelcompuestoes4‐dimetilamino‐1,2‐difenil‐3‐metil‐2‐butanol. c)C2yC3soncarbonosquiralesoasimétricos 4.6.Elacetatodeetilo(etanoatodeetilo)esuncomponentedeunodelospegamentosdeuso corriente, que se obtiene a nivel industrial por reacción del ácido acético (ácido etanoico) conetanolparadarelmismoyagua.Sepide: a)Escribirlareaccióndelproceso. b)Deciraquétipodereacción(adición,eliminación,sustitución,condensación,combustión) perteneceesteproceso. c)¿Aquégrupofuncionalperteneceelacetatodeetilo? d)Formulaynombraunisómerodefunciónyotrodecadenadelacetatodeetilo. (Canarias2006) a)Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeesterificaciónes: (l)+ (l) (l)+ b)Lareaccióndeesterificaciónesunareaccióndeeliminación. (l) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 224 c)Elacetatodeetiloesunéster. d)Isómerosdelacetatodeetilo: defunción: decadena: ácidobutanoico propanoatodemetilo 4.7. Los alcoholes cuando se calientan a unos 180 °C en presencia de ácido sulfúrico, se deshidratan formando un alqueno, pero sin embargo, cuando el calentamiento es más moderado(140°C)seformaunéter: 180º C = + 140º C 2 –O– + Indicaaquétipodereacciones,desdeelpuntode vistaestructural, pertenececada una de ellas.¿Quépapeldesempeñaelácidosulfúricoenellas? (Canarias2007)(Canarias2008) En la primera reacción que tiene lugar a temperatura un poco mayor, se produce la eliminacióndelgrupoOHdeunodelosátomosdecarbonoydeunátomodeHdelotro átomodecarbono quedancomoresultadolaformaciónde una molécula de H O.Porlo tanto,setratadeunareaccióndeeliminación. Enlasegundareacciónquetienelugaramenortemperatura,seproducelaunióndedos moléculas de etanol con pérdida de una molécula de H O. Por lo tanto, se trata de una reaccióndecondensación. , se comporta como agente deshidratante y En ambos casos, el ácido sulfúrico, comocatalizadorquefavorecelaeliminacióndeagua. 4.8.Respondealassiguientescuestiones: a)Indicaunejemplodereaccióndeadición. b)Formulaynombradosisómerosdelapentan‐2‐ona(2‐pentanona). c)Indicasiel2‐bromobutanopresentaisomeríageométricaono.¿Tendrácarbonoquiral? d)Indicaquétipodeisomeríapresentael2,3‐diclorobut‐2‐eno(2,3‐dicloro‐2‐buteno). (Canarias2007) a) Ejemplos típicos de reacciones de adición son las halogenaciones de hidrocarburos insaturados: = ≡ + + – = b)La2‐pentanonatieneporfórmulasemidesarrollada: CH COCH CH CH isómerodeposición: isómerodefunción: 3‐pentanona pentanal c) Para que una sustancia tenga isomería geométrica debe tener un doble enlace y el mismo átomo o radical unido a cada uno de los carbonos de dicho doble enlace. El 2‐bromobutano: CH CHBrCH CH noposeenigúndobleenlace,porloquenopresentaisomeríageométrica. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 225 El 2‐bromobutano sí que tiene un carbono quiral o carbono asimétrico, C2 se encuentraunidoacuatrosustituyentesdiferentes: d) El 2,3‐dicloro‐2‐buteno es un compuesto que presenta isomería geométrica ya que tiene un doble enlace y el mismo átomo o radical unido a cada uno de los carbonos de dichodobleenlace: cis‐2,3‐dicloro‐2‐buteno trans‐2,3‐dicloro‐2‐buteno 4.9. Escribe la fórmula semidesarrollada y el nombre de todos los alquenos isómeros de fórmulamolecular .¿Presentaalgunodeellosisomeríageométrica? (Canarias2007) El 2‐buteno presenta dos tipos de sustituyentes idénticos unidos a los carbonos que se enlazancondobleenlace,porellotienedosisómerossegúnaquepartedeldobleenlace esténcolocadosestossustituyentes: = – – 1‐buteno = – metilpropeno(isobuteno) cis‐2‐buteno trans‐2‐buteno 4.10.Respondealassiguientescuestiones: a)Escribeunejemplodereaccióndeadición. b) Indica si el 2‐bromobutano presenta isomería óptica o geométrica. Dibuja los correspondientesisómeros. c) Escribe las fórmulas de todos los posibles isómeros de fórmula molecular C4H8. Indica el nombreIUPACdecadaunadeellas. (Canarias2008) a)Ejemplosdereaccionesdeadiciónpuedenser: hidrogenación:CH =CH–CH +H CH –CH –CH halogenación:CH =CH–CH +Cl CH Cl–CHCl–CH hidratación:CH =CH–CH +H OCH –CHOH–CH CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 226 b) El 2‐bromobutano en su estructura presenta un carbono quiral o asimétrico (C2) lo que hace que este compuesto posea isomería óptica. Sin embargo, no presenta ningún doble enlace ni los carbonos unidos por el doble enlace tienen uno de los sustituyentes igualesporloqueestecompuestonoposeeisomeríageométrica. , un c) De acuerdo con la fórmula general de los hidrocarburos etilénicos, C H compuestoconformulamolecularC H presentaunaúnicainsaturación(dobleenlace)y losdiferentesisómerosquepresentason: = – – = 1‐buteno metilpropeno (isobuteno) trans‐2‐buteno cis‐2‐buteno – ciclobuteno 4.11.Responderdeformarazonadaalassiguientescuestiones: a)Deloscompuestos,3‐bromopentanoy2‐bromopentano¿Cuáldeellospresentaráisomería óptica? b)¿Quétipodeisomeríapresentaráel2,3‐diclorobut‐2‐eno(2,3‐dicloro‐2‐buteno). c)Escribirlafórmuladesarrolladaynombrarlosposiblesisómerosdecompuestodefórmula molecular . d) El metacrilato de metilo o plexiglás (2‐metilpro‐2‐enoato de metilo) es un polímero sintéticodeinterésindustrial.Escribesufórmuladesarrollada,indicaaquégrupofuncional perteneceyseñalasipresentaisomeríageométrica. (Canarias2009) a)Presentaráisomeríaópticaelcompuestoquetengauncarbonoasimétrico: 3‐Bromopentano 2‐Bromopentano(i.óptica) b) Presentará isomería geométrica el compuesto que presente un doble enlace entre carbonosquetenganunodelossustituyentesiguales,ysusconfiguracionesson: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) cis‐2,3‐dicloro‐2‐buteno 227 trans‐2,3‐dicloro‐2‐buteno c) El C H es un hidrocarburo insaturado (alqueno) que posee un doble enlace. Los posiblesisómerosson: = – – = = – 1‐buteno – 2‐buteno(isómeroscisytrans) − 2‐metil‐1‐propeno d)El2‐metil‐2‐propenoatodemetiloesunésterinsaturadoysufórmuladesarrolladaes: No presenta isomería geométrica ya que aunque tiene un doble enlace entre carbonos, estosnotienenunidoaelloselmismoradical. 4.12.Completalassiguientesreacciones,indicandoquetipodereaccionessetrata: a) – – Br+KOH b) – –COOH+ c) –CH= + d) –CH= +HCl (Canarias2009) a)Lareacciónpropuestapresentadosposibilidades: KOHenmedioacuoso CH –CH –CH Br+KOH – – OH+KBr (sustitución) KOHenmedioalcohólico CH –CH –CH Br+KOH b)CH –CH –COOH+CH OH c)CH –CH=CH +H O d) – – – – – – = + – – OH H C–CH=CH +HCl +KBr + (eliminación) (eliminación) (adición) (eliminación) 4.13.Uncompuestoquímicotienefórmulaempíricaiguala : a) Escribe las fórmulas semidesarrolladas de todos los isómeros estructurales de dicho compuesto. b)Escribelosnombresdecadaunodelosisómeros. c)Indicasialgunodelosisómerospresentaactividadópticayjustificaporqué. d)Enunodelosisómerosquepresentenactividadóptica,siloshay,indicalahibridaciónde losátomosdeCyOdelamolécula: (Galicia2009) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 228 a‐b)LosisómerosdelC H O son: Ácidopropanoico 2‐Hidroxipropanal 3‐Hidroxipropanal Acetatodemetilo Hidroxiacetona O CH2OH–C–CH2 O O 3‐Hidroxi‐1,2‐ epoxipropano CH3–CH–CHOH 1‐Hidroxi‐1,2‐ epoxipropano CH3–HOC–CH2 1,3‐Dioxolano 2‐Hidroxi‐1,2‐ epoxipropano c)Presentanactividadópticalosisómerosquetenganuncarbonoasimétrico(quiral): 2‐Hidroxipropanal 1‐Hidroxi‐1,2‐ epoxipropano 2‐Hidroxi‐1,2‐ epoxipropano d)Lahibridaciónquepresentanlosátomosdecarbonoydeoxígenodel2‐hidroxipropanal es: C1,C2yO3presentanhibridación C4yO5presentanhibridación yaquetodossusenlacessonsencillos yaquetienenunenlacedoble. 4.14. El ácido málico es un compuesto orgánico que se encuentra en algunas frutas y verdurasconsaborácidocomolosmembrillos,lasuvas,manzanasy,lascerezasnomaduras, etc.Estecompuestoquímicoestáconstituidoporlossiguienteselementosquímicos:carbono, hidrógeno y oxígeno. La combustión completa de una masa m = 1,340 g de ácido málico produceunamasa =1,760gdedióxidodecarbono,yunamasa =0,540gdeagua. a) Determinar los porcentajes de carbono, hidrógeno y oxígeno contenidos en el ácido málico.DeducirsufórmulaempíricasabiendoquesumasamolaresM=134g· . b) La valoración con sosa de una disolución de ácido málico, permite deducir que contiene dos grupos funcionales ácidos. Por otra parte, la oxidación de ácido málico conduce a la formacióndeuncompuestoelcualproduceunprecipitadoamarilloalreaccionarconla2,4‐ dinitrofenilhidracina, lo que permite confirmar que el ácido málico tiene ungrupo alcohol. Escribirlafórmulasemidesarrolladadelácidomálico. (Galicia2009) a)Apartirdelascantidadesdadasydelamasamolardelácidomálico(AcM)secalculael númerodemolesdeátomosdecadaelemento. EnlacombustióntodoelcarbonodelcompuestosetransformaenCO : CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 229 molC 1,760gCO 1molCO 1molC 134gAcM =4 molAcM 1,340gAcM 44gCO 1molCO 1molAcM ytodoelhidrógenodelcompuestosetransformaenH O: molH 0,540gH O 1molH O 2molH 134gAcM =6 molAcM 1,340gAcM 18gH O 1molH O 1molAmox LamasadeloselementosanalizadospormoldeAmoxes: 4molC 12gC 1gH +6molH =54g 1molC 1molH Eloxígenosecalculapordiferencia: 80gO 1molO molO 134gAcM–54gresto =5 molAcM 16gO molAcM 1molAcM Lafórmulamolecularylaempíricadelácidomálicoes . Lacomposicióncentesimaldelácidomálicoes: 4molC 12gC 1molAcM 100=35,8%C 1molAcM 1molC 134gAcM 1gH 1molAcM 6molH 100=4,5%H 1molAcM 1molH 134gAcM 5molO 16gO 1molAcM 100=59,7%O 1molAcM 1molO 134gAcM El compuesto formado después de la oxidación del ácido málico reacciona con la 2,4‐dinitrofenilhidrazina,loqueescaracterísticodeloscompuestosquímicoscarbonílicos, poseedores del grupo funcional R −CO−R . Dicha reacción es la que se muestra a continuación. H2N NH NO2 R1 C N NH OH R1 O Ox C R2 R1 NO2 R2 NO2 C R2 NO2 2,4-Dinitrofenilhidrazona -AMARILLO- Puestoqueelenunciadodelproblemadicequeelácidomálicotienedosgruposcarboxilo estos,debenencontrarseenlosextremosdelacadenahidrocarbonadaysi,además,como sehaprobadoenelpárrafoanterior,elácidomálicotieneungrupofuncionalalcohol,este debeserunalcoholsecundario.Portantocabeconcluirquelafórmulasemidesarrollada delácidomálicoeslasiguiente: ácido2‐hidroxi‐butanodioicoómálico CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 230 4.15.Proponerunaposibleestructuraparalossiguientescompuestos: a) (aldehído) b) (aldehído) c) (cetonacíclica) (Canarias2010) a)LaestructuradeunaldehídodefórmulamolecularC H Opodríaser: butanal b)LaestructuradeunaldehídodefórmulamolecularC H Opodríaser: 4‐pentenal c)LaestructuradeunacetonacíclicadefórmulamolecularC H Opodríaser: ciclohexanona 4.16. Indica todos los posibles isómeros estructurales que corresponden a la fórmula molecular .¿Cuál/esdeellospresentanisomeríaóptica? (Canarias2010) Los compuestos que se corresponden con la fórmula molecular C H Br son derivados halogenadosdeunalcanoylosposiblesisómerossondeposición.Presentaránisomería ópticaaquellosquetenganuncarbonoasimétrico: 1‐bromopentano 1‐bromo‐2‐metilbutano (isomeríaóptica) 2‐bromopentano (isomeríaóptica) 3‐bromopentano 1‐bromo‐3‐metilbutano 2‐bromo‐2‐metilbutano CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 2‐bromo‐3‐metilbutano (isomeríaóptica) 231 1‐bromo‐2,2‐dimetilpropano 4.17. Completa las siguientes reacciones, indicando asimismo a qué tipo de reacción pertenece: a) – b) – c) – d) e) – – – + – – luz +calor = + + – = +HCl H2 SO4 + + +HCl (Canarias2010) a)Lareacciónpropuestaesdesustitución: luz CH –CH –CH +Cl – – +HCl b)Lareacciónpropuestaesdeeliminación: CH –CHOH–CH +calor H2 SO4 – = +H O c)Lareacciónpropuestaesdeadición: CH –CH –CH=CH +Br – – – d)Lareacciónpropuestaesdeeliminación: C H –COOH+CH –CH OH – – +H O e)Lareacciónpropuestaesdeadición: CH –C CH =CH +HCl – = 4.18. Indicar dos posibles estructuras para la fórmula presentaráunpuntodeebulliciónmáselevado? y nombrarlas. ¿Cuál de ellas (Canarias2011) Los compuestos que se corresponden con la fórmula molecular C H O son derivados oxigenadosdeunalcanoylosposiblesisómerossonunalcoholyunéter: Etanolo alcoholetílico Metoximetanoo dimetiléter El punto de ebullición de una sustancia depende del tipo de fuerzas intermoleculares existentesenlamisma,esdecirdelaintensidadconqueseatraigansusmoléculas.Esteserá CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 232 más grande en las sustancias que presenten enlaces intermoleculares de hidrógeno, más pequeño en las que presenten enlaces dipolo‐dipolo, y más pequeño aún, en las que presentenfuerzasdedispersióndeLondon. Elenlacedipolo‐dipolosedaentremoléculaspolaresquenopuedanformarenlacesde hidrógeno.Dedoslassustanciaspropuestas,esteenlaceexisteenelmetoximetano. El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno que se encuentra unidoaunátomomuyelectronegativo(enestecasoO)seveatraídoalavezporunparde electronessolitariopertenecienteaunátomomuyelectronegativoypequeño(N,OoF)de unamoléculacercana.Delasdossustanciaspropuestas,estetipodeenlaceesposibleenel etanol. Eletanolposeemayortemperaturadeebulliciónqueelmetoximetano. 4.19.Cuandosehacereaccionarel2‐metilbut‐2‐eno(2‐metil‐2‐buteno)conelHBrseobtiene uncompuestoquepresentauncarbonoquiral.Sepide: a)Indicarlafórmuladedichocompuestoynombrarlo. b) En el compuesto obtenido indicar qué especies se formarán si el enlace carbono‐bromo sufre:b1)Unarupturahomolítica. b2)Unarupturaheterolítica. (Canarias2012) a) Los hidrocarburos insaturados dan reacciones de adición. En este caso se trata de la adicióndeunreactivoasimétricoqueserigeporlaregladeMarkovnikovquediceque: “en la adición de un reactivo asimétrico (HX, HOH, HOSO3H) a un hidrocarburo insaturado asimétrico, el fragmento más positivo (H) se une al carbono más hidrogenado”. La ecuación química correspondiente a la reacción de adición muestra los dos compuestos posiblesaobtener: CH C CH CH CH CH CH CHBr CH CH CBr CH CH CH CH +HBr Comoelcompuestoobtenidodebeteneruncarbonoquiral(asimétrico)setratadel: 2‐bromo‐2‐metilbutano b1) Una rotura homolítica o radicalaria es aquella en la que cada átomo que forma el enlace se queda su electrón y se forman radicales libres. Las especies que se forman a partirdel2‐bromo‐2‐metilbutanoson: ⦁ ⦁ b2)Unaroturaheterolíticaoiónicaesaquellaenlaqueátomomáselectronegativoque formaelenlacesequedaconelpardeelectronesyseformaniones.Lasespeciesquese formanapartirdel2‐bromo‐2‐metilbutanoson: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 233 4.20.Indicarcuáldelassiguientesmoléculaspresentacarbonoquiral(señalarlocon*) a) b) c) d) (Canarias2013) Uncarbonoquiralesaquelquetienecuatrosustituyentesdiferentes. b) c) Lasmoléculasa)yd)nopresentancarbonosquirales. 4.21. Indicar cuáles de los compuestos que se indican a continuación presentan isomería geométrica(cis‐trans): a) – = – b) = – c) = – d) = – – e) = (Canarias2013) Estecompuestopresentadostiposdesustituyentesidénticosunidosaloscarbonosquese enlazancondobleenlace,porellotienedosisómerossegúnaquepartedeldobleenlace esténcolocadosestossustituyentes: a) c) Lasmoléculasb),d)ye)nopresentanisomeríageométrica. b) d) e) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 234 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 235 5.CUESTIONESdeQUÍMICANUCLEAR 5.1. ¿Cuál de las siguientes ecuaciones químicas, correspondientes a otras tantas reacciones nucleares,escorrecta? a) b) c) + d) + + + (O.Q.L.Murcia1997) DeacuerdoconlasleyesdelasemisionesradiactivaspropuestasporSoddyyFajans: cuandounnúclidoemiteunapartículaαseconvierteenotronúclidocon2unidades menosdenúmeroatómicoy4unidadesmenosdenúmeromásico. cuandounnúclidoemiteunapartículaβseconvierteenotronúclidocon1unidad másdenúmeroatómicoyelmismonúmeromásico. a)Incorrecta.Siseemiteunapartículaβelnúclidoresultantedeberíaser Pa. b)Incorrecta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantedeberíaser Th. c)Correcta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantees . d)Incorrecta.Siseemiteunapartículaαelnúclidoresultantedeberíaser Ra. Larespuestacorrectaeslac. 5.2.Elperíododevidamediadeunisótoporadiactivoesdeunaño,estosignificaque: a)Altranscurrirelañoyanoproduciráradioactividad. b)Cadaañosuactividadsereducealamitad. c)Alcabodeunañoelcontenidodelenvaseestarácaducado. d) Al cabo de un año la masa contenida en un determinado envase se habrá reducido a la mitad. (O.Q.L.Murcia1999) Lavidamediadeunisótoposedefinecomoeltiempoquetranscurrehastaquelamuestra radiactivasereducealamitad. Larespuestacorrectaeslab. 5.3.Indiquelaproposicióncorrecta: a)Lareacción + + b)Lareacción + + c)Lareacción + +2 ,esunareaccióndefusión. +2 ,esunareaccióndebombardeo. ,esunareaccióndefisión. d)Lareacción + + ,esunareaccióndefusión. e)El muestralamismaactividadnuclearqueel . (O.Q.N.Barcelona2001) a)Falso.Lareacción Mg+ He Si+ n,esunareaccióndebombardeo. b)Falso.Lareacción U+ n Zr+ Te+2 n,esunareaccióndefisión. c)Falso.Lareacción Rb+ n Rb+2 n,esunareaccióndebombardeo. d)Verdadero.Lareacción + + ,esunareaccióndefusión. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 236 e)Falso.El Cnomuestralamismaactividadnuclearqueel C. Larespuestacorrectaeslad. 5.4.Elisótopo tieneuntiempodesemidesintegraciónde12horas.¿Cuáleslafracciónde concentracióninicialdedichoisótopoquequedadespuésde48horas? a)1/16 b)1/8 c)1/4 d)1/2 (O.Q.L.CastillayLeón2001) La ecuación que permite calcular la cantidad de isótopo que queda al cabo de un cierto tiempoes: ln A =–kt A La relación existente entre la constante radiactiva y el tiempo de semidesintegración viene dadoporlaexpresión: k= 0,693 ln 2 k= =0,0578h 12h t½ Sustituyendoenlaecuacióninicial: ln A = –0,0578h A0 48h =–2,773 A 1 = A0 16 Larespuestacorrectaeslaa. 5.5. La energía asociada con la emisión de una partícula del siguientereacción: + es: a)4,2MeV b)2MeV c)18,4MeV d)1,7MeV e)6,5MeV (Datos.Masasatómicas(u): =238,0508; =234,0437; c=2,9979·10 m· ;1J=6,2414·10 MeV;1u=1,66·10 g) , correspondiente a la =4,0026. (O.Q.N.Barcelona2001) Lavariacióndemasaqueseregistraenlaemisióndeunapartículaalfaes: Δm=238,0508– 234,0437+4,0026 =0,0045u eslamasaqueseconvierteenenergíadeacuerdoconlaecuación: E=mc2 E=0,0045u 1,66·10 1u g 1kg 2,9979·10 m·s 10 g Larespuestacorrectaeslaa. 6,2414·10 MeV =4,2MeV 1J CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 237 5.6. Una muestra de 100 g de se desintegra por captura de un electrón con una vida mediade35días.¿Cuántotiempotardaráenacumularse90gde ? a)31días b)39días c)78días d)116días e)315días (O.Q.N.Oviedo2002) Lareacciónnuclearcorrespondientealadesintegraciónpropuestaes: Ar+ β Cl Lacantidaddeargónquesedesintegraalcabodeesetiemposecorrespondeconlacantidad decloroformado: 100g inicial –90g formado 10g final La ecuación que permite calcular la cantidad de isótopo que queda al cabo de un cierto tiempoes: ln A =–kt A La relación existente entre la constante radiactiva y la vida media viene dado por la expresión: k= 0,693 ln 2 k= =0,0198día 35dı́a t½ Sustituyendoenlaecuacióninicial: ln 10 = –0,0198día 100 tt=116días Larespuestacorrectaeslad. 5.7. ¿Cuál de los siguientes tipos de emisiones nucleares conducen a una disminución de la carganuclear? A)Emisiónalfa.B)Emisiónbeta.C)Emisióndepositrones.D)Capturadeelectrones. a)AyB b)ByD c)AyC d)A,CyD e)SolamenteD (O.Q.N.Tarazona2003) A) La emisión de una partícula α produce un núcleo con 2 unidades menos de número atómico,esdecircon2unidadesmenosdecarganuclear. B)Laemisióndeunapartículaβproduceunnúcleocon1unidadmásdenúmeroatómico, esdecircon1unidadmásdecarganuclear. C)Laemisióndeunpositrónproduceunnúcleocon1unidadmenosdenúmeroatómico, esdecircon1unidadmenosdecarganuclear. D)Lacapturadeunelectrónproduceunnúcleocon1unidadmenosdenúmeroatómico, esdecircon1unidadmenosdecarganuclear. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 238 Larespuestacorrectaeslad. 5.8.Lavidamediadel radioactivoesde1,8horas.Sitenemosencuentaqueeltiempo necesarioparallevarunamuestradeesteisótopodesdeelreactorhastanuestrolaboratorio esde10,8horas,indiquelacantidaddeisótopoquehayquetomarparadisponerfinalmente de1mgde enellaboratorio. a)128mg b)64mg c)32mg d)11mg (O.Q.L.Murcia2003) La ecuación que permite calcular la cantidad de isótopo que queda al cabo de un cierto tiempoes: ln A =–kt A La relación existente entre la constante radiactiva y la vida media viene dado por la expresión: k= 0,693 ln 2 k= =0,385h 1,8h t½ Sustituyendoenlaecuacióninicial: ln 1 = –0,385h A0 10,8h A0 =64mg Larespuestacorrectaeslab. 5.9.Enunafiestauniversitariauninvitadotrajounabotelladebrandyporlaquepagóuna importante cantidad de dinero, pues en la etiqueta indicaba que se había embotellado en tiemposdeNapoleón(alrededorde1800).Aldíasiguienteanalizaronelbrandyquesobróy encontraronqueteníauncontenidoentritio( )de9,86%delquepresentaelaguaactual. ¿Cuántotiempohacequeseembotellóelbrandy?( ½ de =12,26años). a)62años b)41años c)1252meses d)197años e)132meses (O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004) La ecuación que permite calcular la cantidad de isótopo que queda al cabo de un cierto tiempoes: ln A =–kt A0 Larelaciónexistenteentrelaconstanteradiactivayelperiododesemidesintegraciónviene dadoporlaexpresión: k= 0,693 ln 2 k= =0,0564año 12,26añ o t½ Sustituyendoenlaecuacióninicial: CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) ln 9,86 = –0,0564año 100 239 tt=41año Larespuestacorrectaeslab. 5.10.¿Cuáldelossiguientesparesdenúclidossonisóbaros? a) y b) y c) y d) y e) y (O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004) Dos núclidos son isóbaros si tienen el mismo número másico. La pareja que cumple esa y . condiciónes Larespuestacorrectaeslaa. 5.11.¿Cuáleslapartículaqueseemiteenlasiguientereacciónnuclear? + a) b) c) d) (O.Q.LMadrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005) Setratadeunareacciónnuclearenlaqueseemiteunpositrón: C B+ Larespuestacorrectaeslab. 5.12.Siel a) b) c) d) (Datos. experimentaemisiónα,¿cuáleselotronúclidoqueseproduce? =90, =92, =91, =93) (O.Q.L.Madrid2006) De acuerdo con las leyes de las emisiones radiactivas propuestas por Soddy y Fajans, cuando un núclido emite una partícula α se convierte en otro núclido con 2 unidades menosdenúmeroatómicoy4unidadesmenosdenúmeromásico. Aplicadoaestecaso: U + He Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 5.13.La constantededesintegracióndel es0,132 ñ .¿Quémasa de partirdeunamuestrade2,50gdeesteisótopoqueemitedurante10años? a)0,120g b)1,83g c)0,668g d)2,38g 240 queda a (O.Q.L.Madrid2006) La ecuación que permite calcular la cantidad de isótopo que queda al cabo de un cierto tiempoes: ln A =–kt A0 Sustituyendo: ln A = –0,132año 2,50 10añ o A=0,668g Larespuestacorrectaeslac. 5.14.MadameCuriedebesufamaaque,entreotrascosas: a)Descubriólaradiactividad. b)Descubrióelpolonio. c)Calculó,deformaexacta,lacargadelelectrón. d)VerificóexperimentalmenteelsegundopostuladodeBohr. e)VerificólahipótesisdeRutherford. f)Aislóelcurio. (O.Q.L.Murcia2008)(O.Q.L.Murcia2011) MarieCuriedescubrióelelementopolonioenelaño1896. Larespuestacorrectaeslab. 5.15.¿Cuáldelassiguientesreaccionesnuclearesseproduceporemisióndeunpositrón? a) b) c) d) e) (O.Q.N.Ávila2009) Siunnúcleoemiteunpositrón setransformaenotronúcleoconunaunidadmenos denúmeroatómicoyconelmismonúmeromásico: X Y+ e Laúnicareacciónnuclearquecumplelacondicióndadaeslaprimera: Al Mg+ e Larespuestacorrectaeslaa. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 241 5.16.Paradetectarlaradiacióndeunisótoporadiactivoseempleaun: a)Polímetro b)ContadorGeiger c)MedidorCurie d)Isotopómetro (O.Q.L.Murcia2010) Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 242 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 243 6.PROBLEMASdeQUÍMICANUCLEAR 6.1. La serie de desintegración radiactiva del partículasalfa(α)ybeta(β)seemitirán? termina en el isótopo . ¿Cuántas Datos.Partículaα= 42He,partículaβ= –10e (Galicia1999) Enlaserieradiactiva atómicodeluranio: U Pbseproduceunadisminucióndelosnúmerosmásicoy Númeromásico 235207 =28unidades Númeroatómico 9282 =10unidades Teniendoencuentaquedeacuerdolasleyesdelasemisionesradiactivas: 1)Unnúcleoalemitirunapartículaalfaseconvierteenotrodiferentecon4unidades menosdenúmeromásicoy2unidadesmenosdenúmeroatómico. 2)Unnúcleoalemitirunapartículabetaseconvierteenotrodiferenteconelmismo númeromásicoy1unidadmásdenúmeroatómico. Deacuerdoconestasreglas,seobservaqueelnúmeromásicosolodesciendealemitirse partículasalfa.Porlotanto,aldescenderelnúmeromásicoen28unidades,elnúmerode partículasalfaemitidases: 28unidadesdeA 1partı́culaα =7partı́culasα 4unidadesdeA Alemitirse7partículasalfaelnúmeroatómicodesciendeen14unidadesperocomoenel procesoglobalsolopuededescender10unidades,elnúmerodepartículasbetaemitidas es: 1partı́culaβ =4partı́culasβ 14–10 unidadesdeZ 1unidadesdeZ Lareacciónnuclearcompletaes: +7 +4 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 244 CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 245 7.CUESTIONESdeLABORATORIO 7.1.Paraprepararexactamente500mLdeunadisolucióndeácidosulfúrico0,15Mapartir deácidosulfúricocomercialderiqueza98%ydensidad1,836g/mLsetienequeutilizarel siguientematerialdelaboratorio: a)Pipeta,matrazaforadoyfrascolavador b)Probetaymatrazaforado b)Balanza,vasodeprecipitadosyprobeta d)Erlenmeyerybureta (O.Q.L.CastillayLeón1998) Larespuestacorrectaeslaa. 7.2.Paraprepararunadisolucióndeácidosulfúricodeunaciertaconcentraciónsehande tomar1,7 deácido,correctamentemedidos.Paraelloseactuará: a)Tomandounaprobetagraduadade25 . b)Chupandodelabotellamedianteunapipetagraduadade2 . c)Medianteunapipetagraduadadeémbolode50mL. d)Medianteunapipetagraduadadeémbolode2mL. (O.Q.L.CastillayLeón1999)(O.Q.L.CastillayLeón2005) Larespuestacorrectaeslad. 7.3. ¿Cuál de las siguientes precauciones sobre manipulación de productos químicos no es correcta? a)Siempreesprecisoabocarladisoluciónmásconcentradasobrelamásdiluida. b)Losproductosinflamablessehandealmacenarenlasestanteríasmáselevadas. c)Almezclarunácidoconagua,sehadeecharelácidosobreelaguaynuncaalrevés. d)Sisobraalgunacantidaddereactivo,nuncasehadevolveraintroducirloenelrecipiente original. (O.Q.L.Baleares2004) Larespuestacorrectaeslab. 7.4. En un laboratorio químico hay que tomar medidas relativas a la seguridad como son, entre otras, llevar gafas y usar peras de goma para pipetear. El correcto etiquetado de los productosquímicosestambiénotramedidaimprescindible.Indicacuáleslainformaciónque proporcionanlossiguientessímbolos: (1) a)1irritantey2inflamable b)1tóxicoy2inflamable c)1irritantey2explosivo d)1corrosivoy2explosivo (2) (O.Q.L.Baleares2004) Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 246 7.5. En un laboratorio químico siempre hay que tomar diversas medidas relativas a la seguridad.Desdeestepuntodevista,¿cuálesdelassiguientesfrasessoncorrectas? 1.Cuandolasdisolucionessondiluidassíquesepuedenpipetearconlaboca. 2.Nosepuedenutilizarlentesdecontacto. 3. Una disolución diluida de ácido nítrico se puede hervir fuera de la vitrina extractora siemprequeelvasoquecontengaladisoluciónestétapadoconunvidriodereloj. 4.Losresiduosorgánicoscloradoslíquidosquesegeneranenunareacciónsepuedentirar porlapileta. a)1,2 b)2,3 c)3,4 d)2 (O.Q.L.Baleares2004) Larespuestacorrectaeslad. 7.6.Paraprepararexactamente100mLdeunadisolucióndeácidoclorhídrico0,10Msehan de medir 10 mL de una disolución más concentrada (1,00 M) y hacer la dilución correspondiente.Indicaquematerialsehadeemplear: a)Pipetayvasodeprecipitados b)Pipetaymatrazaforado c)Probetaymatrazaforado d)BuretaymatrazErlenmeyer (O.Q.L.Baleares2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2014) Larespuestacorrectaeslab. 7.7. En un laboratorio es muy importante tener todos los productos químicos bien etiquetados, aspecto que incluye los pictogramas de seguridad. ¿Qué significado tienen los siguientespictogramas? A B a)AindicacorrosivoyBinflamable b)AindicairritanteyBtóxico c)AindicacorrosivoyBcomburente d)AindicairritanteyBinflamable (O.Q.L.Baleares2005) Larespuestacorrectaeslac. 7.8. Las sustancias que por contacto con piel pueden originar inflamaciones tienen la categoríade: a)Nocivas b)Irritantes c)Tóxicas d)Ningunadelasanteriores. (O.Q.L.Baleares2006) Larespuestacorrectaeslab. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 247 7.9.SedeseaprepararunadisoluciónacuosadeNaOHdeunaciertamolaridad,elmaterial másadecuadoparahacerloes: a)Balanza,espátula,matrazaforadoyvasodeprecipitados. b)Probeta,pipeta,espátula,ytubodeensayo. c)Bureta,pipeta,balanzayvasodeprecipitados. d)Tubodeensayo,balanza,espátulaypipeta. (O.Q.L.Asturias2006) Larespuestacorrectaeslaa. 7.10.Unadelassiguientesafirmacionesesfalsa: a)Enunlaboratoriolamedicióndelvolumendeloslíquidosserealizamediantepipetas. b)Normalmente,losproductossólidosreaccionanpeorsiestánmuydivididos. c)Laarenanoessolubleenagua. d)Unvasodeprecipitadosesunrecipientedelaboratorioempleadoparadisolversustancias enagua. (O.Q.L.CastillayLeón2006) Larespuestafalsaeslab. 7.11.Unadelassiguientesafirmacionesescorrecta: a)Laprobetaesunrecipientedelaboratorioparaguardargases. b)Lamoléculadeaguaespolar. c) Se utiliza una bureta para dosificar el cobre metálico necesario para una reacción química. d)LafórmulaCuScorrespondealadeunsulfato. (O.Q.L.CastillayLeón2006) Larespuestacorrectaeslab. 7.12. En un laboratorio es muy importante tener todos los productos químicos bien etiquetados, aspecto que incluye los pictogramas de seguridad. ¿Qué significado tienen los siguientespictogramas? AB a)AindicacomburenteyBexplosivo b)AindicaexplosivoyBirritante c)AindicainflamableyBexplosivo d)AindicaexplosivoyBcomburente (O.Q.L.Baleares2007) Larespuestacorrectaeslaa. 7.13. Para preparar exactamente una disolución de ácido acético 0,1 M se ha de medir un volumen determinado de una disolución más concentrada (1 M) y hacer la dilución correspondiente.Indicacuáldelescombinacionesdematerialvolumétricoeslaformamás exactadehacerlo: a)Probetade10mLymatrazaforadode100mL b)Pipetade25mLymatrazaforadode250mL c)Pipetade25mLyErlenmeyerde250mL d)Pipetade10mLyErlenmeyerde100mL (O.Q.L.Baleares2008)(O.Q.L.Asturias2010) CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 248 Larespuestacorrectaeslab. 7.14. En una práctica de laboratorio se quiere medir un volumen de 15,8 mL de una disoluciónreguladora.¿Cuáleselrecipientemásadecuadoparaestamedida? a)Unvasodeprecipitadosde25mL b)Unaprobetade25mL c)Unaburetade25mL d)Unapipetavolumétricade25mL (O.Q.L.Madrid2008) Larespuestacorrectaeslac. 7.15.Enunlaboratorioquímicoesnecesariotomarmedidasrelativas alaseguridadcomo son,entreotras,llevargafasyemplearperasdegomaparapipetear.Elcorrectoetiquetado de los productos químicos es también otra medida imprescindible. Indica cual es la informaciónqueproporcionanlossiguientessímbolos: (1) a)1irritantey2inflamable b)1tóxicoy2explosivo c)1corrosivoy2inflamable d)1corrosivoy2explosivo (2) (O.Q.L.Baleares2009) Larespuestacorrectaeslac. 7.16. Una botella está etiquetada con los siguientes pictogramas. Indica que información proporcionanestossímbolos: (1) a)1irritantey2corrosivo b)1explosivoy2irritante c)1explosivoy2tóxico d)1corrosivoy2explosivo (2) (O.Q.L.Baleares2010) Larespuestacorrectaeslab. 7.17.¿Quéaparatodelaboratorioseusahabitualmentepararealizarelseguimientodeuna valoraciónácido‐base? a)Unapipeta b)Untermómetro c)Unpicnómetro d)Unabureta (O.Q.L.Madrid2010) Larespuestacorrectaeslad. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 249 7.18. Una técnica experimental usada en laboratorio y en la industria es la separación de mezclas de líquidos miscibles por destilación. Si se tiene una mezcla formada por etanol y aguaa15°C,yseprocedeasudestilación,seobservaquea60°Csecomienzaatenerlos primerosresultadosdeladestilación,sepuedeafirmarque: a)Sonpuramenteagua. b)Esunamezclamuyricaenagua. c)Esunamezclamuyricaenetanol. d)Essolamenteetanol,porquesupuntodeebulliciónesmásbajoqueeldelagua. (O.Q.L.Madrid2010) Eletanolesmásvolátilqueelaguaydestilaantes,portanto,eldestiladoesmásricoen etanol. Larespuestacorrectaeslac. 7.19. Una botella está etiquetada con los siguientes pictogramas. Indica que información proporcionanestossímbolos: (1)(2) a)1irritantey2inflamable b)1inflamabley2comburente c)1explosivoy2inflamable d)1explosivoycomburente (O.Q.L.Baleares2011) Larespuestacorrectaeslab. 7.20.Indiqueelnombreespecíficodelfrascodevidriodelafigura: a)matrazkitasato b)matrazdedestilación c)matrazkárstico d)matrazErlenmeyer e)vaso f)tubodeensayo g)placaPetri (O.Q.L.Murcia2011)(O.Q.L.Murcia2013) Larespuestacorrectaeslad. 7.21.Indicaaquécorrespondeelsiguientepictograma: a)Explosivo b)Corrosivo c)Nocivo d)Tóxico (O.Q.L.Baleares2013) Larespuestacorrectaeslac. CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen5.(S.Menargues&F.Latre) 250 7.22. Cuando tenemos una estufa de gas (ya sea butano o propano) para calentar nuestra casa necesitamos tener en cuenta varias cuestiones relacionadas con la seguridad. Una de ellasdebeser: a)Lacombustiónconsumenitrógenoyserábuenoventilarlahabitación. b)Encasodefuga,tantoelbutanocomoelpropanotiendenaacumularseenelsuelo. c)Losgasesresultantesdelacombustiónsonmáspesadosqueelbutanooelpropano. d)Lacombustiónserámejorsinuestracasaestáenloaltodeunamontaña. (O.Q.L.Murcia2013) a)Falso.LacombustiónconsumeO noN . b)Verdadero.TantoelC H (M=58g·mol )comoelC H (M=44g·mol )sonmás pesadosqueelaireel(M=29g·mol ),porloqueencasodefugaseacumulanenelsuelo. Por ese motivo es necesario colocar rejillas de ventilación en la parte inferior de las cocinas. c) Falso. Los gases procedentes de la combustión son el CO (M = 44 g·mol ) y el H O (M=18g·mol )ynosonmáspesadosqueelC H yelC H . d)Falso.Laproposiciónesabsurda. Larespuestacorrectaeslab. 7.23.Indicaaquécorrespondeelsiguientepictograma: a)Explosivo b)Corrosivo c)Nocivo d)Tóxico (O.Q.L.Baleares2014) Larespuestacorrectaeslab.
