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PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICA GEOMETRÍA MOLECULAR Y FUERZAS INTERMOLECULARES 83 ➢➢➢QUÍMICA– CLASE 4 Eje Temático: La Materia y sus Transformaciones Área Temática: Estructura Atómica Tareas: Reconocer - Aplicar - Distinguir – Reflexionar Geometría molecular • La geometría molecular se refiere a la organización tridimensional de los átomos en las moléculas. • Solo es válida para moléculas covalentes. • Muchas propiedades físicas y químicas (punto de fusión, punto de ebullición, densidad y los tipos de reacciones) se ven afectadas por la geometría molecular. • Un procedimiento sencillo que permite la predicción de la geometría de una molécula se conoce como “teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia” (TRPECV) • Los electrones de la capa de valencia se repelen entre sí para alcanzar una geometría de energía mínima. Moléculas en las que el átomo central no tiene pares libres (ABX) Molécula Estructura de Lewis Pares electrónicos Geometría molecular BeCl2 2 Lineal BF3 3 Triangular plana CH4 4 Tetraédrica PCl5 5 Bipiramidal trigonal SF6 6 Octaédrica Check List: En este lugar encontrarás el listado de los contenidos que se trabajarán en la clase. Te invitamos a que los leas para interiorizarte en lo que veremos hoy. □ Relacionan la geometría molecular con la polaridad de □ Reconocen las diferentes geometrías moleculares. de la molécula. □ Diferencian entre polaridad de enlaces y polaridad de □ Construyen, a partir de la estructura de Lewis, las la molécula. las diferentes geometrías moleculares. □ Comprenden la regla del octeto y dueto gas noble y no metálicos □ Comprenden y aplican la estructura de Lewis PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. 84 QUÍMICA– CLASE 4 Moléculas E las cuales el átomo central tiene uno o más pares de electrones libres (geometría derivada) PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. termolecularestómica. 85 ➢➢➢QUÍMICA – CLASE 4 Polaridad de las moléculas La polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas dentro de la molécula, según el número y tipo de enlaces que posea. El enlace covalente entre dos átomos puede ser polar o apolar. Esto depende del tipo de átomos que lo conforman: si los átomos son iguales, el enlace será apolar (ya que ningún átomo atrae con más fuerza los electrones). Pero, si los átomos son diferentes, el enlace estará polarizado hacia el átomo más electronegativo, ya que será el que atraiga el par de electrones con más fuerza. Consideremos el enlace H-H y H-F: El momento dipolar es una medida cuantitativa de la polaridad de una molécula. En el caso de moléculas con más de dos átomos, el momento dipolar dependerá de la polaridad de todos sus enlaces y de la geometría molecular. La presencia de enlaces polares NO IMPLICA necesariamente que la molécula sea polar. CO2 Molécula apolar H2O Molécula polar CH4 Molécula apolar Fuerzas intermoleculares Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias. Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc. Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución es importante. PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. 86 QUÍMICA– CLASE 4 Lewis Geometría Polaridad Fuerzas intermoleculares I. Fuerzas de Van der Waals a. Dipolo – Dipolo: Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el polo negativo de la otra. Esta fuerza de atracción es tanto mas intensa cuando mayor es la polarización de dichas moléculas. i. Interacción Puente de Hidrógeno: Se produce cuando un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un elemento que sea: • Muy electronegativo • Muy pequeño • En resumen F, O y N b. Dipolo – Dipolo Inducido:Tiene lugar entre una molécular polar y una molécula apolar. En este caso, la carga de una molécula polar provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y la convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entres las moléculas. II. Fuerzas electrostáticas a. Ion – Ion: Se establece entre iones de igual o distinta carga. b. Ion – Dipolo: Se establece entre un ion y una molécula polar c. Ion – Dipolo Inducido: Se establece entre un ion y una molécula apolar Fíjate que el tipo de fuerza intermolecular depende de la polaridad de la molécula, para saber si una molécula es polar o no necesitamos conocer su geometría y para determinar su geometría tenemos que partir de su fórmula de Lewis. Fuerzas intermoleculares Fuerzas de Van der Waals Dipolo - Dipolo Puente de Hidrogeno Dipolo- Dipolo Inducido Electrostáticas Ion - Ion Ion - Dipolo Ion - Dipolo Inducido PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. termolecularestómica. 87 ➢➢➢QUÍMICA – CLASE 4 1. La geometría de la molécula CH4 es: A) Tetraédrica. B) Angular. C) Lineal. D) Trigonal. E) Trigonal piramidal. 2. ¿Cuál de las siguientes moléculas presenta una geometría de tipo lineal? A) SiH4 B) H2O C) SiO2 D) O3 E) NH3 3. Una de las razones de por qué algunos líquidos presentan puntos de ebullición altos se debe a la formación de puentes de hidrógeno. ¿Cuál de las siguientes sustancias pueden formar puentes de hidrógeno? A) Solo agua y metanol. B) Solo agua y metano. C) Solo metanol y metano. D) Solo metano y benceno. E) Agua, metanol y benceno 4. La molécula que actúa como dipolo debe: I. Presentar enlaces covalentes. II. Cargas puntuales. III. Cargas parciales. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) I y II. E) I y III. 5. La siguiente imagen corresponda a: A) Interacción ion dipolo. B) Enlace covalente polar. C) Enlace iónico. D) Interacción por puente de Hidrogeno. E) Enlace covalente dativo o coordinado. 6. ¿Qué se genera entre el ion de flúor y la molécula de amoniaco? A) Interacción dipolo – dipolo. B) Interacción por puente de hidrogeno. C) Enlace iónico. D) Enlace covalente polar. E) Interacción ion – dipolo. 7. En la siguiente figura se representan tres moléculas diferentes, designadas como X, Y y Z Al respecto, ¿cuál de las siguientesopciones NO corresponde a una interacción por puente de hidrógeno? A) X con X B) X con Y C) X con Z D) Y con Z E) Z con Z H2O agua CH3OH metanol CH4 metano C6H6 benceno PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. 88 QUÍMICA– CLASE 4 8. ¿Cuál de las siguientes moléculas es apolar? 9. Un elemento A tiene dos electrones en su última capa, y otro elemento B presenta en su capa de valencia la configuración 3s2 3p5. Si estos dos elementos se combinan entre sí, la posible fórmula del compuesto que originan será: A) AB B) A2B C) AB2 D) A3B2 E) A2B3 10. Cuatro elementos distintos tienen las siguientes configuraciones: A: 1s2 2s2 2p2 B: 1s2 2s2 2p5 C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 D: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 ¿Cuáles son las fórmulas de los compuestos que B puede formar con todos los demás elementos? A) AB4 , CB3 , DB B) AB4 , CB, DB3 C) A2B, C3B, D2B D) A2B, CB, BD3 E) AB4, C3B, BD3 11. ¿Cuál de las siguientes moléculas tiene únicamente un par de electrones no compartido sobre el átomo central? A) H2O B) PH3 C) PCl5 D) CH2Cl2 E) BeCl2 12. Al comparar las moléculas de CO2 y SO2 se observa que en la primera el momento dipolar es nulo, mientras que en la segunda no lo es. ¿Cómo se puede justificar esta diferencia? A) Porque las electronegatividades del carbono y oxígeno son muy similares, mientras que las del azufre y oxígeno son muy distintas. B) Porque la molécula de CO2 es lineal y la de SO2 no C) Porque el carbono no permite que sus electrones de valencia se alejen demasiado. D) Porque el carbono pertenece al segundo período del sistema periódico mientras que el azufre pertenece al tercero. E) Porque el carbono está en el grupo IV y el azufre está en el grupo VI del sistema periódico. 13. ¿Cuál de las siguientes sustancias presentan fuerzas intermoleculares dipolo - dipolo? A) Cl2 B) NH3 C) BCl3 D) CF4 E) CO2 PREUNIVERSITARIO PREUCV DEPARTAMENTO DE CIENCIAS LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES ESTRUCTURA ATÓMICA Guía de Destrezas Q – 4: Geometría Molecular y Fuerzas Intermoleculares. termolecularestómica. 89 ➢➢➢QUÍMICA – CLASE 4 14. Para determinar las propiedades de las moléculas orgánicas, es imprescindible conocer su estructura espacial. Para ello se analiza el número de electrones de valencia de los átomos y su distribución en la molécula, de tal forma, que se minimice la repulsión electrostática. Lo anterior constituye un modelo y su importancia radica en que: A) Entrega información precisa y definitiva. B) Permite interpretar observaciones y tiene capacidad predictiva. C) Es innecesario someterlo a pruebas empíricas. D) Es universal e irrefutable, ya que representa la solución total a un problema. E) Describe una relación constante entre dos o más propiedades de la materia. 15. Qué tipo de fuerza intermolecular se presenta entre los pares de los siguientes compuestos? • KBr y H2O • Naf y I2 A) Ion-dipolo y Ion-dipolo. B) Ion-dipolo y Ion-dipolo inducido. C) Ion-ion y ion-ion. D) Dipolo-dipolo y Dipolo-dipolo. E) Dipolo-dipolo inducido y Dipolo-dipolo. 16. ¿Cuál es el orden correcto, de menor a mayor, del punto de ebullición de las siguientes sustancias? A) Agua < metano < etanol. B) Agua < etanol < metano. C) Metano < etanol < agua. D) Etanol < metano < agua. E) Etanol < agua < metano. 17. A partir de la estructura de Lewis de cada compuesto, determine el carácter polar o apolar de cada una de ellas • NH3 • CO2 • BF3 A) Polar, apolar, apolar. B) Polar, polar, polar. C) Apolar, polar, apolar. D) Apolar, polar, polar. E) Apolar, apolar, apolar. 18. Con respecto al NaCl, se puede afirmar que: I. Es un compuesto iónico soluble en agua II. Los iones que lo forman cumplen con la regla del octeto III. Es sólido a temperatura ambiente Es(son) correctas: A) Solo II B) Solo I y II C) Solo II y III D) Solo I y III E) I, II y III 19. Se presenta una molécula que presenta enlaces covalentes. Se conforma por 2 átomos de la familia IA y un átomo de la familia VIA. ¿Cuál es la geometría molecular más probable que se forme? A) Lineal. B) Tetraedro regular. C) Angular. D) Trigonal plana. E) Piramidal. 20. De las siguientes fueras intermoleculares, ¿cuál es la más fuerte? A) Interacción dipolo-dipolo. B) Interacción ion-dipolo. C) Interacción dispersipon de London. D) Interaccipon por puente de hidrógeno. E) Interacción dipolo – dipolo inducido. H2O agua CH3CH2OH etanol CH4 metano
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