Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2019

1.      El  flúor  y  el  oxígeno  reaccionan  entre  sí  formando   difluoruro   de   oxígeno   (OF₂).   Indique razonadamente:

1.1.  La estructura de Lewis y el tipo de enlace que existirá en la molécula.

1.2.  La disposición de los pares electrónicos, la geometría molecular, el valor previsible del ángulo de enlace y si es polar o apolar.

 

1.1.  Lo  primero,  hacemos  la  configuración   electrónica y  vemos cuántos electrones de valencia tienen estos átomos:

 

 

 

Si tenemos en cuenta que la molécula tiene 2 átomos de flúor, en total tendremos 20 electrones. Como lo que quieren estos átomos es completar la última capa necesitaríamos  electrones. Si ahora restamos los electrones que necesitamos menos los que efectivamente tenemos obtendremos los electrones de enlace:

 

 

Ahora, si al número de electrones que tenemos le restamos los de enlace obtendremos los no enlazantes:

 

 

Pues bien, sabiendo que tenemos 2 pares electrónicos enlazantes y 8 no enlazantes y que el átomo con menos electrones de valencia va a ser el central, podemos hacer la estructura de Lewis.:

 

 

 

El enlace en la molécula será un enlace covalente, ya que son dos elementos con electronegatividades parecidas (dos no metales) y compartirán electrones.

 

1.2.  El  oxígeno,  que  es  el  átomo  central,  tiene  2  pares  electrónicos  enlazantes  y  otros  2  antienlazantes, por lo que, según la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV), la disposición para que la repulsión entre esas cargas sea mínima será la tetraédrica y el ángulo de enlace sería de 109,5⁰. El átomo de oxígeno estaría en el centro del tetraedro y los átomos de flúor en dos de los vértices del mismo, en los otros 2 estarían los pares electrónicos solitarios.

 

 

 

Para mirar la geometría de la molécula debemos fijarnos sólo en la disposición de los átomos, no de los pares electrónicos. Así pues, la geometría será angular:

 

 

 

El ángulo de enlace es menor que el tetraédrico por la repulsión que ejercen los pares electrónicos solitarios.

Los enlaces  están polarizados ya que el átomo de F es más electronegativo que el oxígeno. La suma de los dos momentos dipolares de ambos enlaces no se anula y así la molécula es polar ().

 

 

2.       

2.1.  Escriba  la  fórmula  semidesenvolvida  y  justifique  si  alguno  de  los  siguientes compuestos presenta isomería cis-trans:

(a) 1,1-dicloroetano   (b) 1,1-dicloroeteno   (c) 1,2-dicloroetano   (d) 1,2-dicloroeteno

2.2.  Para las sales NaCl y NH₄NO₃:

2.2.1.    Escriba las ecuaciones químicas de su disociación en agua.

2.2.2.    Razone si las disoluciones obtenidas serán ácidas, básicas o neutras.

 

2.1.  Las fórmulas de los compuestos son:

 

 

Para que un compuesto presente isomería geométrica o cis-trans debe tener un doble enlace entre carbonos y además sustituyentes distintos en cada uno de los carbonos. El único que cumple estas condiciones es el 1,2-dicloroeteno. Los dos isómeros que presenta son los siguientes:

 

 

 

2.2.   

2.2.1.    La disociación en agua de las sales es completa:

 

 

2.2.2.    En  el  caso  del  cloruro  de  sodio,  NaCl,  el  catión    procede  de una base fuerte, el hidróxido de sodio, NaOH, por lo se comporta como un ácido débil y por lo tanto no sufre hidrólisis. Lo mismo sucede con el anión , procede de un ácido fuerte, el ácido clorhídrico, HCl, por lo que es una base débil y tampoco sufre hidrólisis. La disolución que se obtiene es en este caso neutra.

 

En el nitrato amónico, NH₄NO₃, el catión  procede de una base débil, el amoníaco, NH₃, es por lo tanto es un ácido suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua:

 

 

El anión  proviene de un ácido fuerte, el ácido nítrico, HNO₃, por lo que es una base débil y no sufrirá hidrólisis.

Como el único que reacciona con el agua es el amonio y desprende iones oxonio, , la disolución tendrá carácter ácido.