Problema 1 · Química PAU Castilla y León Extraordinaria 2023

Tema: Enlace químico: Lewis, geometría, polaridad y propiedades de las sustancias · Del examen Extraordinaria (2023)

Enunciado

2. Constantes físico-químicas

Carga elemental (ee): 1,602⋅10−19 C1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ C}

Constante de Avogadro (NAN_\text{A}): 6,022⋅1023 mol−16{,}022\cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1}

Unidad de masa atómica (uu): 1,661⋅10−27 kg1{,}661\cdot 10^{-27}\text{ kg}

Constante de Faraday (FF): 96490 C mol−196490\text{ C mol}^{-1}

Constante molar de los gases (RR): 8,314 J mol−1 K−1=0,082 atm dm3 mol−1 K−18{,}314\text{ J mol}^{-1}\text{ K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm dm}^3\text{ mol}^{-1}\text{ K}^{-1}

3. Algunas equivalencias

1 atm=760 mmHg=1,013⋅105 Pa1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 1{,}013\cdot 10^5\text{ Pa}

1 cal=4,184 J1\text{ cal} = 4{,}184\text{ J}

1 eV=1,602⋅10−19 J1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}

1. Dadas las siguientes moléculas: OCl2\text{OCl}_2, GeH4\text{GeH}_4:

a.

Escriba su estructura de Lewis. (Hasta 0,6 puntos)

b.

Describa su geometría molecular utilizando la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia. (Hasta 0,6 puntos)

c.

Indique si son o no moléculas polares, justificando su respuesta. (Hasta 0,4 puntos)

d.

Indique qué fuerzas intermoleculares existen en estas moléculas. (Hasta 0,4 puntos)

Enunciado: Problema 1 · Química PAU Castilla y León Extraordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Escriba su estructura de Lewis.

Solución: OCl2\text{OCl}_2: El átomo de oxígeno actúa como átomo central, unido por enlaces covalentes simples a dos átomos de cloro. El oxígeno posee 2 pares de electrones solitarios y 2 pares enlazantes. Cada cloro completa su octeto con 3 pares solitarios y 1 par enlazante. GeH4\text{GeH}_4: El átomo de germanio actúa como átomo central, unido mediante 4 enlaces covalentes simples a cuatro átomos de hidrógeno, sin pares de electrones solitarios alrededor del germanio.

b. Geometría molecular del OCl₂:

Solución: Angular

b. Geometría molecular del GeH₄:

Solución: Tetraédrica

b. Justificación según TRPECV:

Solución: La TRPECV establece que los pares de electrones de valencia alrededor del átomo central se disponen en el espacio de forma que la repulsión electrostática entre ellos sea mínima. En OCl₂, 4 pares de electrones (2 enlazantes y 2 no enlazantes) dan una geometría angular. En GeH₄, 4 pares enlazantes dan una geometría tetraédrica.

c. Polaridad del OCl₂:

Solución: Polar

c. Polaridad del GeH₄:

Solución: Apolar

c. Justificación de la polaridad:

Solución: La polaridad depende de la polaridad de los enlaces individuales y de la geometría molecular. En el OCl₂, por ser angular, la resultante vectorial de los momentos dipolares no es nula (μ ≠ 0), por lo que es polar. En el GeH₄, por ser tetraédrica simétrica, los momentos dipolares se anulan vectorialmente (μ = 0), por lo que es apolar.

d. Indique qué fuerzas intermoleculares existen en el OCl₂:

Solución: Fuerzas dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión de London / Fuerzas de Van der Waals (dipolo-dipolo y dispersión)

d. Indique qué fuerzas intermoleculares existen en el GeH₄:

Solución: Fuerzas de dispersión de London / Fuerzas de dispersión

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