Solucionario Geometría molecular

SOLUCIONARIO
Guía Estándar Anual
Geometría molecular
SGUICES043CB33-A16V1
Ítem
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Alternativa
C
C
D
A
D
E
A
D
D
A
C
D
D
B
B
C
E
C
A
C
D
C
B
E
B
Habilidad
Comprensión
Comprensión
ASE
Aplicación
Aplicación
Reconocimiento
Comprensión
Aplicación
ASE
Aplicación
Aplicación
Aplicación
Comprensión
ASE
Comprensión
Aplicación
Comprensión
ASE
Aplicación
ASE
Aplicación
Aplicación
ASE
ASE
Aplicación
EJERCICIOS PSU
Ítem
Alternativa
Defensa
C
En la molécula del gas metano (CH4), el átomo
central es el carbono, que presenta 4 pares de
electrones enlazantes, unidos a los 4 átomos de
hidrógeno, originando una molécula de forma
tetraédrica con un ángulo de enlace de 109,5º.
2
C
En la molécula del tetracloruro de carbono (CCl4), el
átomo central corresponde al elemento carbono, el
cual presenta 4 pares de electrones enlazantes, por lo
cual la repulsión se establece entre los pares no
enlazantes del cloro, originando una molécula de tipo
AB4, cuya geometría molecular es tetraédrica.
3
D
La regla del octeto señala que un átomo gana, pierde
o comparte electrones, para completar ocho
electrones en su capa de valencia (o dos en el caso
del H). Se utiliza como una aproximación para
comprender los enlaces químicos.
1
Los elementos berilio (Be) y boro (B), que pertenecen
a los grupos IIA y IIIA, respectivamente, no alcanzan
a completar el octeto. En el caso del Be, al compartir
dos pares de electrones con dos átomos de Cl, queda
con 4 electrones en su capa más externa (opción I
incorrecta).
Cabe señalar que BeCl2 es un compuesto covalente
pese a que está formado por un elemento del grupo
IIA y uno del VIIA, ya que por ser un átomo pequeño
el Be tiene una electronegatividad relativamente alta,
de modo que la diferencia entre Be y Cl es:
ΔEN = 3,0 – 1,6 = 1,4
Por su parte, BF3 presenta tres pares de electrones
enlazantes y no hay electrones no enlazantes en B,
por lo que este tiene 6 electrones en su capa de
valencia (opción II correcta).
La molécula de tetrafluoruro de carbono (CF4) sí
cumple la regla del octeto, formando una molécula de
geometría tetraédrica.
4
A
Dado que los iones de los elementos se forman para
adquirir la configuración electrónica del gas noble más
cercano, las especies Na+, O2─, Cl─ cumplen con la
regla del octeto, adquiriendo configuraciones
electrónicas iguales a la del neón, en los dos primeros
casos, y el argón, en el tercer caso.
Na (Z=11)
Na   10 electrones
C.E :1s 2 2 s 2 2 p 6 :  Ne 
O (Z=8)
O 2  10 electrones
C.E :1s 2 2 s 2 2 p 6 :  Ne 
Cl (Z=17)
Cl   18 electrones
C.E :1s 2 2 s 2 2 p 6 3s 2 3 p 6 :  Ar 
5
D
El nitrógeno pertenece al grupo VA, por lo que tiene 5
electrones de valencia. Para completar el octeto
puede compartir 3 pares de electrones con otro átomo
de N. Por lo tanto, la molécula de nitrógeno (N2)
presenta un enlace triple entre los átomos de
nitrógeno, con 3 pares de electrones enlazantes y dos
pares de electrones no enlazantes (un par por cada
átomo).
6
E
La geometría octaédrica corresponde a un tipo de
molécula clasificada como AB6, en la que se verifican
6 pares de electrones enlazantes, como es el caso del
SF6, por ejemplo.
7
A
En la estructura de Lewis para el fósforo (grupo VA),
el átomo debe estar rodeado de 5 electrones de
enlace, esto es:
8
D
En el ion hidronio (H3O+), el átomo central (oxígeno)
presenta tres pares enlazantes y un par no enlazante,
originando una molécula de geometría piramidal
trigonal.
9
D
Las moléculas que presentan geometría angular son
SCl2 y H2O (opciones I y III), pues en ellas el átomo
central presenta 2 pares de electrones libres, que
provocan la repulsión entre los 2 pares enlazantes,
formando moléculas angulares.
El BF3 (opción II) presenta geometría trigonal plana,
con 3 pares de electrones enlazantes alrededor del
átomo central.
10
A
El ión nitrito (NO2–) presenta 3 pares de electrones
enlazantes entre el nitrógeno y los dos átomos de
oxígeno. Alrededor del átomo central (N) existe un par
de electrones no enlazantes, que provoca la repulsión
de los electrones de enlace con los dos átomos de
oxígeno. Por lo tanto, la molécula presenta una
geometría molecular de tipo angular, con un ángulo
de enlace menor que 120° (115°).
11
C
La molécula de amoniaco (NH3), presenta un
par
libre sobre el átomo de N y tres pares enlazantes
(uno con cada átomo de hidrógeno).
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D
En la molécula de trifluoruro de boro (BF3), el
átomo central (boro) no presenta pares de electrones
libres, haciendo que los pares enlazantes se repelan
entre sí en el mayor ángulo posible, esto es, 360°/3 =
120°, por lo tanto, la molécula presenta una geometría
trigonal plana.
D
X representa el símbolo del elemento, los puntos, los
electrones de valencia (e- del último nivel energético),
por lo tanto, X posee 7 e- de valencia y pertenece al
grupo VIIA, correspondiente a los halógenos.
Dado que ganando un electrón X queda con 8
electrones en su última capa, tenderá a formar
aniones de carga -1.
No se puede saber su número atómico ni a qué
periodo pertenece, pues la estructura de Lewis solo
representa los electrones del último nivel.
B
En la representación de Lewis, cada átomo de F
posee 3 pares de e- libres y 1 par enlazante,
totalizando 8 e- en su capa de valencia; en tanto que
el átomo de B solo posee 3 pares de e- enlazantes,
totalizando 6 e- en su capa de valencia. Por lo tanto,
la molécula no cumple con la regla del octeto
(alternativa B correcta) por déficit de electrones en B
(alternativa C incorrecta).
Como existen tres pares de electrones alrededor de
cada átomo de F, la molécula tiene en total 9 pares de
electrones no enlazantes (alternativa D incorrecta).
Es una molécula de tipo AB3, sin pares de electrones
libres en el átomo central (B), por lo tanto posee una
geometría trigonal plana (alternativa A incorrecta),
con ángulos de enlace de 120° (alternativa E
incorrecta).
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B
C
E
C
Los átomos ganan o pierden electrones siguiendo la
regla del octeto. Así, la representación de Lewis
correcta para el anión S2- es
ya que el azufre, en su estado neutro, presenta 6
electrones de valencia, por lo que el anión S2–, tendrá
8 electrones en su última capa, tal como muestra la
figura.
Del mismo modo, los aniones cloro Cl– y oxígeno O2–
deberían presentar 8 electrones de valencia, pero solo
tienen 7 y 6, respectivamente.
La molécula de cloro presenta la siguiente estructura
de Lewis:
Por lo que se puede concluir, que presenta 6 pares de
electrones libres.
Un modelo en ciencias es una representación simple
de la realidad, que se acepta como válida si permite
explicar un fenómeno complejo y concuerda con la
evidencia disponible. Dicha validación no implica que
el modelo no pueda ser revisado y sometido a
modificaciones posteriores de acuerdo al avance del
conocimiento científico (alternativa B incorrecta). Un
ejemplo de ello son los modelos atómicos.
El objetivo de utilizar un modelo no es dar una
descripción detallada de un fenómeno sino realizar
una simplificación para poder comprenderlo más
fácilmente (alternativa A incorrecta). Para ello, se
consideran las variables más importantes que pueden
incidir sobre un fenómeno, dejando fuera otras menos
relevantes, sin sacrificar su aplicabilidad (alternativa D
incorrecta). De esta forma se pueden realizar
predicciones de forma más simple, considerando solo
las variables más importantes. Si el modelo es
inexacto, pierde valor predictivo y no será de utilidad
(alternativa C incorrecta).
El metano posee una geometría tetraédrica (AB4), en
cambio el amoníaco, piramidal trigonal (AB3E),
generando ángulos distintos. En el amoníaco (NH3),
uno de los pares de electrones es un par libre, por lo
que la geometría del NH3 es piramidal con base
triangular. Debido a que el par libre repele con más
fuerza a los pares enlazantes, los tres pares
enlazantes NH se acercan entre sí.
Así, el ángulo HNH en el amoniaco es menor que el
ángulo tetraédrico de 109,5°.
19
A
La molécula de dióxido de carbono (CO2) presenta la
siguiente estructura de Lewis
Como se aprecia, es una molécula del tipo AB2, sin
pares de electrones libres en el átomo central, por lo
cual tiene una geometría lineal con un ángulo de
180°.
20
C
La geometría de la molécula de amoníaco (NH3) es
piramidal trigonal (alternativa A incorrecta), ya que
presenta en su estructura tres pares de electrones
enlazantes (alternativa E incorrecta) y un par de
electrones libres alrededor del átomo central (N)
(alternativa B incorrecta), lo que provoca una
repulsión entre estos y los electrones de enlace,
reduciendo el ángulo de enlace en aproximadamente
dos grados en comparación con los ángulos de una
molécula tetraédrica. Por lo tanto, el ángulo de
enlace es inferior a 109,5° y con ello menor que 120°.
La molécula no tiene enlaces covalentes coordinados
(alternativa D incorrecta).
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D
En la molécula de trifluoruro de boro (BF3), el
átomo central (boro) no presenta pares de electrones
libres, haciendo que los pares enlazantes se separen
entre sí en el mayor ángulo posible, esto es, 360°/3 =
120°, estructurando una molécula con geometría
trigonal plana.
22
C
La molécula de agua (H2O) está formada por dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, que se unen
entre sí por medio de dos enlaces covalentes
polares (alternativa E incorrecta). Alrededor del
átomo central existen dos pares de electrones no
enlazantes (alternativa A incorrecta), como se
muestra en la siguiente estructura de Lewis:
Por lo tanto, presenta una geometría es de tipo
angular (alternativa C correcta), con un ángulo de
enlace inferior a 109,5° (específicamente de 104,5º)
(alternativa D incorrecta).
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B
El hidrógeno (H2) presenta geometría lineal, con un
ángulo de enlace de 180°.
H–H
El metano es una molécula de tipo AB4, por lo que
presenta geometría tetraédrica y ángulos de enlace de
109,5°.
El caso del amoníaco, se trata de una molécula de
tipo AB3E, con geometría piramidal trigonal y ángulos
de enlace inferiores a 109,5°, debido a la repulsión
causada por el par de electrones libres.
24
E
Al realizar la estructura de Lewis para el CO tenemos:
Se observa que el carbono forma un enlace covalente
polar triple con el oxígeno, siendo uno de estos un
enlace dativo. Como se trata de solo dos elementos
enlazados la geometría será lineal.
25
B
La estructura del etanal (CH3-CHO) es:
Si queremos determinar la geometría de los átomos
que están alrededor del carbono unido al oxígeno,
debemos considerar a ese carbono como átomo
central y todo lo demás como átomos enlazantes, por
lo tanto, sería equivalente a una molécula de la forma
AB3, sin pares de electrones libres en el átomo
central, y tendría una geometría trigonal plana con
ángulos de 120°.