Para las molculas XeCl5+ y XeCl2, determine: a) Estructura de Lewis con cargas formales. b) Geometra molecular c) La hibridacin de los tomos centrales. Justifique su respuesta con diagrama de orbitales atmicos.

Resolucin:

a) Las estructuras de Lewis son: Xe

ClCl Cl

Cl Cl

..

.......... ..

..

..

..

......

.. ..

..+

Xe ClCl ....

..

.. ....

.. ....

b) Las geometras moleculares son: Piramidal cuadrada Lineal c) Las hibridaciones son: sp 3d2 sp3d La justificacin de la hibridacin para el tomo de xenn en el ion XeCl5+ es:

5s5p

5dEner

ga Promocin Hibridacin

5s5p

5dEner

ga

Ener

ga

sp3d2

5d

La justificacin de la hibridacin para el tomo de xenn en el compuesto XeCl2 es:

Promocin Hibridacin

Ener

ga

sp3d

5d

5s5p

5dEner

ga

5s5p

5dEner

ga

Complete la tabla siguiente, donde se muestran diferentes distribuciones de los electrones alrededor del tomo central A, considere que : denota un par electrnico libre y _ denota un enlace.

Distribucin: Enlaces : Geometra molecular: Hibridacin:

A

A..

A

A....

..A

A..

Resolucin: Considerando, que los enlaces simples son enlaces sigma (), y que en los dobles enlaces se tiene un enlace sigma y un enlace pi (), se puede completar la segunda columna. Para determinar la geometra molecular y la hibridacin, se emplea la teora de repulsin de los pares electrnicos de la capa de valencia.

Distribucin: Enlaces : Geometra molecular: Hibridacin:

A 0 Plana trigonal sp2

A.. 1 Angular sp2

A

1 Tetradrica sp3

A....

0 Plana trigonal sp3d

..A

1 Piramidal cuadrada sp3d2

A..

2 Piramidal trigonal sp3

Para la molcula siguiente H

C

Cl

K N

H

H

:

Determine: a) Los tipos de enlace que presenta la molcula (con respecto a su electronegatividad). b) La geometra molecular con respecto a los tomos de C y N. c) Hibridacin de los tomos de C y N.

Resolucin:

a) La molcula presenta los siguientes tipos de enlace:

Enlace: Diferencia de electronegatividad

Tipo de enlace

C-H 0.4 Covalente simple C-N 0.5 Covalente simple C-Cl 0.5 Covalente simple C-K 1.7 Inico

N-H 0.9 Covalente polar b) Con base en la estructura de Lewis de la molcula y la teora de repulsin de pares electrnicos de la capa de valencia, se pueden establecer las geometras moleculares; as, como el tomo de carbono tiene cuatro nubes electrnicas y las cuatro son de enlace, su geometra molecular es tetradrica; por otro lado, el tomo de nitrgeno tambin tiene cuatro nubes electrnicas pero tres son de enlace y una de un par electrnico lo que implica que su geometra molecular sea piramidal trigonal. c) Como ambos tomos tienen cuatro nubes electrnicas, su hibridacin es sp3.

Tres iones estn formados por los pares de elementos siguientes: NF, CO y NO. Cada ion tiene un orden de enlace igual a 1.5 y siete electrones en orbitales de antienlace. a) Determine la carga de cada ion. b) Ordnelos de menor a mayor estabilidad.

Resolucin: a) Aplicando la frmula del orden de enlace:

Orden de Enlace = 12

# de electrones enorbitales de enlace

# de electrones enorbitales de antienlace

Se determina que cada ion debe tener 10 electrones en orbitales de enlace ( X=10 ); por lo tanto, el nmero total de electrones para cada ion es de 17. En el ion formado por N y F, el tomo de nitrgeno contribuye con 7 electrones y el tomo de flor con 9 electrones, esto hace un total de 16 electrones; por lo tanto, se debe adicionar un electrn ms para tener 17; es decir, el ion tiene una carga negativa: NF-. En el ion formado por C y O, el tomo de carbono contribuye con 6 electrones y el tomo de oxgeno con 8 electrones, esto hace un total de 14 electrones; por lo tanto, se deben adicionar tres electrones ms para tener 17; es decir, el ion tiene tres cargas negativas: CO3-. En el ion formado por N y O, el tomo de nitrgeno contribuye con 7 electrones y el tomo de oxgeno con 8 electrones, esto hace un total de 15 electrones; por lo tanto, se deben adicionar dos electrones ms para tener 17; es decir, el ion tiene dos cargas negativas: NO2-. b) Debido a que los tres iones tienen el mismo orden de enlace, su orden de estabilidad se debe establecer con su carga nuclear; es decir, el ion con mayor nmero de protones ser el ms inestable.

NF- 16 protones

CO3- 14 protones Orden creciente de estabilidad: NF- < NO2- < CO3-

NO2- 15 protones

Ordene en forma creciente de estabilidad a las molculas siguientes. Justifique su respuesta. CN+, N2+, CN3, N2, O2

Resolucin: Empleando la teora del orbital molecular, se obtiene la tabla siguiente:

Molcula: # de electrones: Orden de enlace: # de protones:

CN+ 12 2.0 13

N2+ 13 2.5 14

CN3 16 2.0 13

N2 15 2.5 14

O2 16 2.0 16

Con base en la informacin de la tabla anterior, se aplica el primer criterio (orden de enlace) para determinar la estabilidad de las molculas, quedando:

CN+, CN3, O2 < N2+, N2

Al aplicar el segundo criterio (carga nuclear, # de protones) el orden queda as:

O2 < CN+, CN3 < N2+, N2

Finalmente, al aplicar el tercer criterio (carga elctrica, # de electrones), el orden creciente de estabilidad queda:

O2 < CN3 < CN+ < N2 < N2+

Desarrolle la configuracin electrnica de las molculas siguientes e indique:

CN+, N2+, CN3-, N2, O2

a) Cul es ms estable. b) Cul es menos estable. c) Cules son isoelectrnicas. d) Cules son diamagnticas. e) Cules son paramagnticas.

Resolucin: Empleando la teora del orbital molecular, se obtienen las configuraciones electrnicas siguientes para cada molcula:

CN+ : (1s)2, (1s*)2, (2s)2, (2s*)2, (2py)2, (2pz)2 N2+ : (1s)2, (1s*)2, (2s)2, (2s*)2, (2py)2, (2pz)2, (2px)1 CN3- : (1s)2, (1s*)2, (2s)2, (2s*)2, (2px)2, (2py)2, (2pz)2, (2py*)1, (2pz*)1 N2- : (1s)2, (1s*)2, (2s)2, (2s*)2, (2px)2, (2py)2, (2pz)2, (2py*)1 O2 : (1s)2, (1s*)2, (2s)2, (2s*)2, (2px)2, (2py)2, (2pz)2, (2py*)1, (2pz*)1 Con base en las configuraciones electrnicas se puede establecer la tabla siguiente:

Molcula: # de

electrones: Orden de enlace:

# de protones: Caractersticas

Magnticas: CN+ 12 2.0 13 DiamagnticaN2+ 13 2.5 14 Paramagntica

CN3 16 2.0 13 ParamagnticaN2 15 2.5 14 ParamagnticaO2 16 2.0 16 Paramagntica

Ahora, con base en la informacin de la tabla anterior, se responden los incisos como sigue:

a) Las molculas con mayor orden de enlace son el N2+ y el N2-; sin embargo, el N2- presenta 15 electrones y el N2+ solo 13 electrones; por lo tanto, el N2+ es la molcula ms estable.

b) Las molculas con menor orden de enlace son CN+, CN3- y O2; sin embargo, la

que presenta la mayor cantidad de protones es O2; por lo tanto, es la menos estable.

c) Las molculas que presentan la misma cantidad de electrones; es decir, que son

isoelectrnicas son CN3- y O2.

d) La nica molcula diamagntica es CN+.

e) Las molculas paramagnticas son N2+, CN3-, N2- y O2.

En el Laboratorio de Qumica se analizaron las caractersticas de 6 mezclas, obtenindose la tabla de resultados siguiente:

Mezcla Homognea SedimentaEfecto Tyndall

Separan sus componentes por filtracin

Agar* disuelto en agua Si No Si No Melox disuelto en agua No Si No Si Agua de horchata No Si Si Si Etanol diluido en agua Si No No No Grenetina disuelta en agua

Si No Si No

*Agar: compuesto de algas marinas. Se emplea en cultivos de microorganismos. Con base en la tabla anterior clasifique a las mezclas en: coloides, suspensiones y disoluciones. Justifique su respuesta.

Resolucin: Para dar respuesta a este ejercicio, se debe considerar que los coloides son mezclas homogneas que presentan el efecto Tyndall, pero que no separan sus componentes por filtracin; las suspensiones son mezclas heterogneas que en ocasiones presentan el efecto Tyndall, pero que sus componentes se pueden separar por filtracin; finalmente, las disoluciones son mezclas homogneas que no presentan el efecto Tyndall y cuyos componentes no se separan por filtracin. Con base en lo anterior, las respuestas seran las siguientes:

La El agar disuelto en agua es un coloide El Melox disuelto en agua es una suspensin. El agua de horchata es una suspensin. El etanol diluido en agua es una disolucin. Grenetina disuelta en agua es un coliode.