Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Junio 2019

1.       

1.1. Nombre los siguientes compuestos e identifique y nombre los grupos funcionales presentes en cada uno de ellos:  ,  ,  ,  .

1.2.  Razone por qué el valor de la energía reticular (en valor absoluto) para el fluoruro de sodio es mayor que para el cloruro de sodio y cuál de ellos tendrá mayor punto de fusión.

 

1.1.  Nombramos los compuestos e identificamos los grupos funcionales:

 

: etanoato de etilo o acetato de etilo.

                                                 Grupo funcional éster, .

: metilamina.

                       Grupo funcional amina, .

: 2-butanol o butan-2-ol.

                                                     Grupo funcional alcohol, .

: ácido propanoico.

                                        Grupo funcional ácido carboxílico, .

 

1.2.  La energía reticular se puede determinar a partir de la ecuación de Born-Landé:

 

 

Donde:

 

−   k: es la constante de la ley de Coulomb. Depende de donde se encuentren las cargas, en el vacío toma el valor de

−    Z₁ y Z₂: son el valor absoluto de las cargas del catión y del anión.

−   e: es la carga del electrón que es de .

−    N_A: es el número de Avogadro, es decir, .

−    A: es la constante de Madelung, que es propia de cada cristal.

−    r: distancia entre el núcleo del catión y del anión.

−    n: constante de Bohr o factor de compresibilidad, también es propio de cada cristal.

 

A efectos prácticos de la cuestión, los factores que influyen son la carga de los iones y la distancia internuclear entre ellos. La carga para los dos es la misma, tienen cationes y aniones con la misma carga:

 

 

La distancia entre el núcleo del catión y del anión depende del tamaño de ambos. Cuanto más radio tengan mayor será esa distancia. En este caso sólo influyen los aniones puesto que los cationes también son iguales. Pero el anión cloruro es mayor que el anión fluoruro puesto que tiene ocupado un nivel electrónico más. Por lo tanto, la distancia es mayor en el caso del cloruro de sodio, lo que hace que disminuya el valor del cociente al calcular la energía de red. Es decir, en valor absoluto, el fluoruro de sodio tiene una mayor energía reticular.

 

Que el NaF tenga una mayor energía de red significa que tiene una mayor atracción entre sus iones, lo que hace que se necesite más temperatura y más energía para poder romper esa atracción y deshacer la red. Así entonces el fluoruro de sodio también tendrá mayor punto de fusión que el cloruro de sodio.

 

 

2.       

2.1.  Deduzca la hibridación del átomo central en la molécula de BeF₂.

2.2. La reacción    es de primer orden con respecto a cada uno de los reactivos:

2.2.1.    Escriba la expresión de la ecuación de velocidad de la reacción.

2.2.2.    Indique el orden total de la reacción.

 

2.1.  Lo primero vamos a hacer la estructura de Lewis del compuesto. Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 3 átomos:

 

 

El berilio es un elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene dos electrones de valencia y los comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor cuatro electrones. Sin embargo, el flúor si que la cumple y se rodeará de ocho electrones. En total se necesitan:

 

 

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

 

 

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

 

 

Por lo tanto, la estructura de Lewis será:

 

 

 

Como vemos el átomo central forma dos enlaces covalentes con cada uno de los átomos de flúor. Pero para eso necesita tener dos electrones desapareados, por lo que promocionará uno de ellos al siguiente orbital vacío:

 

 

La energía necesaria para promocionar este electrón se compensa con creces después al formarse los dos enlaces. Ahora, el berilio hace una hibridación de esos orbitales, hibridación sp, para que los enlaces que se formen estén lo más separados posible y haya entre ellos las menores repulsiones. Así la molécula resultante tendrá geometría lineal: 

 

 

 

2.2.   

2.2.1.    La ecuación de velocidad de una reacción será:

 

 

Siendo  y  el orden de cada uno de los reactivos. Este orden no tiene por qué coincidir con la estequiometría, como sucede en este caso. Por lo tanto, la ecuación quedará:

 

 

2.2.2.    El orden total de una reacción es la suma de los órdenes parciales de cada uno de los reactivos. En este caso será 2.