Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Septiembre 2016

1.   Dadas las moléculas:  ,  ,    responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

1.1.  Escriba la estructura de Lewis de cada una de ellas y prediga su geometría molecular.

1.2.  Explique si las moléculas son polares o apolares.

 

1.1.  La estructura de Lewis del clorometano sería la siguiente:

 

 

 

 

La geometría podemos explicarla, por ejemplo, por la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV). Según esta teoría, la geometría más estable será aquella en la que los electrones, alrededor del átomo central, estén lo más separados posible, para evitar repulsiones y para que la molécula sea más estable. En este caso alrededor del carbono tenemos cuatro pares de electrones enlazantes, por lo que la geometría más estable será la tetraédrica:

 

 

 

La estructura del disulfuro de carbono será la siguiente:

 

 

 

 

En este caso, alrededor del átomo central tenemos cuatro pares enlazantes, la geometría de la molécula será lineal, es decir tal y como nos ha quedado en la estructura de Lewis.

 

La estructura de la última molécula, el tricloruro de nitrógeno:

 

 

 

 

Alrededor del átomo central hay tres pares electrónicos enlazantes y un par electrónico no enlazante. La geometría de la molécula será piramidal trigonal:

 

 

 

1.2.  El   que   una   molécula   covalente   sea  polar  o  apolar  va  a  venir  determinado  por  la  diferencia de electronegatividad de los átomos que forman parte del enlace y de la propia geometría de la molécula. El clorometano es polar, porque el único vector momento dipolar que aparece es entre el cloro y el carbono, ya que la diferencia de electronegatividad entre el carbono y el hidrógeno es prácticamente nula. El disulfuro de carbono es apolar, porque el azufre es más electronegativo que el carbono, pero los dos vectores se anulan. Y, por último, el tricloronitrógeno también es polar, ya que tampoco se anulan los vectores momento dipolar que van del nitrógeno al cloro.

 

              

 

2.    

2.1.  En  el  laboratorio  se  dispone  de tres vasos de precipitados (A, B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentración, a una temperatura de 25 ⁰C. Uno de los vasos contiene una disolución de HCl; otro contiene una disolución de KCl, y el tercero contiene una disolución de CH₃CH₂COOH. Con la información que se indica en la siguiente tabla identifique el contenido de cada vaso y justifique la respuesta.

 

 

 

2.2.  A partir de las siguientes configuraciones electrónicas escriba las configuraciones electrónicas de los átomos neutros de los que proceden estos iones y razone qué elemento presentará el valor más bajo de la primera energía de ionización:

 

     

 

2.1.  El  vaso  de  precipitados  que  contiene la disolución de ácido clorhídrico, HCl, tendrá un pH muy ácido, puesto que este compuesto es un ácido fuerte ya que disocia totalmente en disolución acuosa:

 

Otro de los vasos contiene una sal, el cloruro de potasio, KCl. Esta sal al disolverla en agua disocia totalmente en sus iones:

 

Pero ninguno de los iones reacciona con el agua. El ion potasio es un ácido muy débil al provenir de una base fuerte, el hidróxido de potasio, y el ion cloruro es una base débil porque viene de un ácido fuerte, el ácido clorhídrico. Al no sufrir hidrólisis esta sal es neutra, pH = 7.

 

Por último, tenemos el ácido propanoico. Se trata de un ácido débil, ya que en agua no disocia totalmente:

 

Tendrá, por lo tanto, un pH ácido, pero no tanto como el ácido clorhídrico que sí disocia totalmente.

 

Así entonces, el vaso de precipitados A será el que contenga la disolución de cloruro de potasio (KCl), el vaso B contendrá la de ácido clorhídrico (HCl) y el C la disolución de ácido propanoico (CH₃CH₂COOH).

 

2.2.  El  ion    es  un  catión  dipositivo,  es  decir,  que  perdió con respecto al átomo neutro dos electrones. Por lo tanto, la configuración electrónica de este átomo será:

 

 

El ion  es un anión que ha ganado dos electrones con respecto al átomo neutro. Por lo tanto, la configuración de este átomo será:

 

 

La energía de ionización o el potencial de ionización es la mínima energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo neutro en estado gaseoso y fundamental. Si tenemos en cuenta que estos dos átomos están en el mismo período, en el cuarto, y que la atracción nuclear aumenta a medida que nos desplazamos hacia la derecha en el mismo, el átomo Y será más pequeño que el X. Por lo tanto, tendrá los electrones más cerca del núcleo y más atraídos por éste. Será entonces más difícil arrancarle un electrón y habrá que darle más energía para hacerlo. Por todo esto, el átomo que menor energía de ionización tendrá será el átomo X.