Problema 5 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 3 2024

a) Escriviu l'estructura de Lewis de les molècules d'aigua, diòxid de carboni i amoníac.

Solución: H₂O: CO₂: NH₃:

a) Què ens explica la teoria de repulsió dels parells d'electrons de la capa de valència (RPECV)?

Solución: La teoria de repulsió dels parells d'electrons de la capa de valència diu que els parells d'electrons enllaçats i no enllaçats que envolten l'àtom central d'una molècula covalent s'orienten allunyant-se prou entre si per aconseguir que les repulsions colombianes entre els parells d'electrons siguin mínimes.

a) Justifiqueu la geometria de la molècula d'aigua (H₂O) segons la teoria de RPECV.

Solución: angular / geometria angular

a) Justifiqueu la geometria de la molècula de diòxid de carboni (CO₂) segons la teoria de RPECV.

Solución: lineal / geometria lineal

a) Justifiqueu la geometria de la molècula d'amoníac (NH₃) segons la teoria de RPECV.

Solución: piramidal trigonal / piràmide trigonal

b) Expliqueu la diferència entre una molècula polar i una d'apolar.

Solución: Una molècula és apolar quan la resultant dels moments dipolars dels seus enllaços és zero. Una molècula és polar quan la resultant dels moments dipolars dels seus enllaços és diferent de zero.

b) Quines de les tres molècules de l'apartat anterior són polars?

Solución: H₂O i NH₃

b) Justifiqueu la resposta i descriviu els factors que afecten la polaritat de cadascuna de les tres molècules.

Solución: L'electronegativitat dels àtoms que formen l'enllaç i la geometria de les molècules són els factors que defineixen la polaritat d'una molècula. Electronegativitat: En les tres molècules, la diferència d'electronegativitat entre els seus àtoms polaritza els enllaços, els quals presenten un determinat moment dipolar: $\text{H}(\delta+) - \text{O}(\delta-)$, $\text{C}(\delta+) - \text{O}(\delta-)$, $\text{N}(\delta-) - \text{H}(\delta+)$. Geometria: - La molècula d'aigua presenta una geometria angular i això aporta un moment dipolar diferent de zero i és polar, perquè no s'anul·len els moments dipolars dels dos enllaços. - La molècula de diòxid de carboni presenta una geometria lineal i això fa que s'anul·lin els moments dipolars dels dos enllaços i sigui apolar. - La molècula d'amoníac presenta una geometria piramidal trigonal i això aporta un moment dipolar diferent de zero i és polar, perquè no s'anul·len els moments dipolars dels tres enllaços.

b) Raoneu la causa de les diferències en els punts d'ebullició dels hidrurs del grup de l'oxigen (grup 16).

Solución: Els enllaços de les quatre molècules es troben polaritzats degut a les diferències d'electronegativitat dels àtoms enllaçats, i es dona la diferència d'electronegativitat més gran en la molècula d'aigua. Aquesta distribució de càrrega de la molècula d'aigua fa que les molècules s'uneixin per enllaços d'hidrogen. L'enllaç d'hidrogen intermolecular es produeix entre l'àtom d'H d'una molècula i l'àtom d'O d'una altra molècula i provoca un augment molt marcat en el punt d'ebullició de l'aigua respecte als altres hidrurs del grup 16 (que s'uneixen només per forces dipol-dipol i de dispersió de London que augmenten amb la massa molar).