Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2022

PREGUNTA 2

2.1. Razone mediante las reacciones correspondientes el pH que tendrán las disoluciones acuosas de las siguientes especies químicas: NaNO₃ y NH₄NO₃.

2.2. Aplicando la teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV) justifique la geometría electrónica y molecular de las siguientes especies: tetrafluoruro de carbono y tricloruro de arsénico.

 

2.1.  El primero, el nitrato de sodio, disocia en agua:

Como el catión sodio procede de una base fuerte, el hidróxido de sodio (NaOH), se comporta como un ácido débil y no sufre hidrólisis. El anión nitrato proviene de un ácido fuerte, el ácido nítrico (HNO₃), por lo que es una base débil y tampoco sufrirá hidrólisis.

Al no reaccionar ninguno de los dos con el agua, la concentración de iones oxonio será la del agua pura y la disolución será neutra, pH = 7.

El nitrato de amonio también disocia en agua: 

En esta ocasión el ion amonio procede de una base débil, el amoníaco (NH₃), por lo que será un ácido lo suficientemente fuerte como para producir hidrólisis: 

 

El anión nitrato ya dijimos que no sufría hidrólisis.

En esta ocasión tenemos una sal ácida, pH < 7, puesto que desprende iones oxonio (H₃O⁺).

 

2.2.  Para conocer la geometría primero hacemos el diagrama de Lewis, comenzando por el tetrafluoruro de carbono (CF₄). Para eso primero calculamos los electrones de valencia que tienen entre los 5 átomos:

 

 

Todos los átomos cumplen la regla del octete, así 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 tetrafluoruro de carbono tiene alrededor del átomo central 4 pares electrónicos enlazantes y ninguno no enlazante y, según la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV) esos electrones se colocarían en el espacio lo más separados posible para que las repulsiones sean mínimas. Así tanto la geometría electrónica como la molecular serán tetraédricas:

 

 

 

Hacemos lo mismo con el tricloruro de arsénico (AsCl₃). Los electrones de valencia que tienen entre los 4 átomos son:

 

 

Como todos los átomos cumplen la regla del octete, 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:

 

 

 

Esta molécula tiene alrededor del átomo central 3 pares electrónicos enlazantes y 1 no enlazante. Según la TRPECV la geometría electrónica es tetraédrica (en uno de los vértices del tetraedro se coloca un par electrónico solitario del arsénico) y la molecular piramidal trigonal.