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Madrid PAU Chemistry: Enlace químico y propiedades de las sustancias

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Enlace químico y propiedades de las sustancias

Aquí se pide dibujar estructuras de Lewis, deducir la geometría molecular por TRPECV, asignar hibridaciones, razonar la polaridad y relacionar el tipo de enlace y las fuerzas intermoleculares con propiedades observables: punto de fusión, solubilidad y conductividad.

Lewis y carga formal

Se cuentan los electrones de valencia (sumando o restando la carga en iones) y se reparten hasta completar octetos. Carga formal = electrones de valencia − (pares libres + ½ electrones enlazantes); la estructura más estable minimiza las cargas formales y sitúa la negativa sobre el átomo más electronegativo. Hay octeto incompleto (BeCl₂, BF₃) y ampliado (SF₆, PCl₅).

TRPECV

2 pares → lineal; 3 → triangular plana; 4 → tetraédrica; 5 → bipiramidal trigonal; 6 → octaédrica. Los pares libres se colocan en posiciones que minimizan la repulsión: AX₃E da pirámide trigonal (NH₃, 107°) y AX₂E₂ da geometría angular (H₂O, 104,5°), siempre con ángulos menores que el ideal por la mayor repulsión del par libre.

Hibridación

sp (2 regiones, lineal, 180°), sp² (3 regiones, 120°), sp³ (4 regiones, 109,5°). Todo enlace múltiple consta de una sigma y una o dos pi; la pi impide la rotación y permite isomería cis-trans.

Polaridad y fuerzas intermoleculares

Una molécula es polar si la suma vectorial de momentos dipolares no se anula: el CO₂ es apolar pese a tener enlaces polares, y el H₂O es polar. Fuerzas: puente de hidrógeno (H unido a N, O o F) > dipolo-dipolo > dispersión de London. El enlace iónico da redes con puntos de fusión altos, solubilidad en agua y conductividad fundidos o en disolución; el covalente molecular da sustancias blandas y aislantes; el metálico explica la conductividad por electrones deslocalizados.

Ejemplo resuelto

NH₃: 5 + 3 = 8 electrones de valencia, tres pares enlazantes y uno libre sobre el nitrógeno. TRPECV AX₃E → pirámide trigonal, ángulo ≈ 107° (menor que 109,5° por la repulsión del par libre), hibridación sp³ del N. El momento dipolar resultante no se anula, luego es polar y forma puentes de hidrógeno, lo que explica su punto de ebullición muy superior al del CH₄ apolar de masa parecida.

Errores que restan puntos

  • Contar mal los electrones al formar iones o colocar el par libre en el átomo equivocado.
  • Confundir geometría electrónica con geometría molecular (el H₂O es angular, no tetraédrica).
  • Situar el puente de hidrógeno dentro de la molécula, cuando es una interacción entre moléculas.
  • Justificar la solubilidad sin aludir a polaridad ni a las interacciones con el agua.