Exemplos de preguntas sobre enlaces covalentes
Pendahuluan
Unha ligazón covalente é un tipo de ligazón química na que dous átomos comparten un par ou máis electróns para lograr unha configuración electrónica estable, como nos gases nobres. Esta ligazón adoita producirse entre átomos non metálicos que teñen electronegatividades relativamente altas e non son significativamente diferentes. A formación de ligazóns covalentes xoga un papel crucial tanto na química orgánica como na inorgánica e converteuse na base de moitos compostos cos que nos atopamos todos os días. Neste artigo, analizaremos varios exemplos que implican ligazóns covalentes e proporcionaremos solucións para axudarnos a comprendelos mellor.
Exemplos de preguntas e debate
Pregunta 1
Determina o tipo e o número de enlaces covalentes que se forman na molécula de H2O (auga).
Debate:
Unha molécula de auga consta dun átomo de osíxeno (O) e dous átomos de hidróxeno (H).
1. Configuración electrónica:
– Osíxeno: 1s² 2s² 2p⁴ (8 electróns en total)
– Hidróxeno: 1s¹ (total 1 electrón)
O osíxeno necesita dous electróns máis para alcanzar unha configuración de octeto (8 electróns na súa capa máis externa), mentres que cada átomo de hidróxeno necesita un electrón para alcanzar unha configuración de duplete (2 electróns na capa K).
2. Formación de enlaces covalentes:
– Cada átomo de hidróxeno comparte un electrón cun átomo de osíxeno.
– O osíxeno comparte dous electróns con dous átomos de hidróxeno, un para cada átomo.
Así, fórmanse dúas ligazóns covalentes na molécula de H2O, unha entre o átomo de osíxeno e o átomo de hidróxeno respectivamente.
Pregunta 2
Escribe a estrutura de Lewis para a molécula de metano (CH₄).
Debate:
O metano consta dun átomo de carbono (C) e catro átomos de hidróxeno (H).
1. Configuración electrónica:
– Carbono: 1s² 2s² 2p² (6 electróns en total)
– Hidróxeno: 1s¹ (total 1 electrón)
O carbono ten catro electróns de valencia (2s² 2p²) e necesita catro electróns máis para chegar a un octeto.
2. Formación de enlaces covalentes:
– Cada átomo de hidróxeno comparte un electrón cun átomo de carbono.
– O carbono comparte catro electróns con catro átomos de hidróxeno, un por cada átomo.
A estrutura de Lewis para o metano é a seguinte:
“
H
|
H – C – H
|
H
“
O carbono está no centro con catro enlaces covalentes simples a catro átomos de hidróxeno.
Pregunta 3
Determina a estrutura de Lewis e a forma molecular do dióxido de carbono (CO₂).
Debate:
O dióxido de carbono está formado por un átomo de carbono (C) e dous átomos de osíxeno (O).
1. Configuración electrónica:
– Carbono: 1s² 2s² 2p² (6 electróns en total)
– Osíxeno: 1s² 2s² 2p⁴ (8 electróns en total)
O carbono ten catro electróns de valencia, mentres que cada átomo de osíxeno ten seis. O carbono necesita catro electróns máis para un octeto, mentres que cada átomo de osíxeno necesita dous máis.
2. Formación de enlaces covalentes:
– O carbono comparte dous electróns con cada átomo de osíxeno.
– Fórmanse dúas dobres ligazóns covalentes entre o carbono e cada osíxeno.
A estrutura de Lewis para o CO₂ é a seguinte:
“
O = C = O
“
A forma molecular é lineal cun ángulo de enlace de 180°.
Pregunta 4
Calcula o número total de electróns de valencia e debuxa unha estrutura de Lewis para a molécula de amoníaco (NH₃).
Debate:
O amoníaco consta dun átomo de nitróxeno (N) e tres átomos de hidróxeno (H).
1. Configuración electrónica:
– Nitróxeno: 1s² 2s² 2p³ (7 electróns en total)
– Hidróxeno: 1s¹ (total 1 electrón)
O nitróxeno ten cinco electróns de valencia, polo que precisa tres electróns máis para formar un octeto.
2. Número total de electróns de valencia:
– Nitróxeno: 5 electróns de valencia.
– Hidróxeno (3 átomos): 3 electróns (1 electrón por átomo).
Total de electróns de valencia = 5 + 3 = 8 electróns de valencia.
3. Formación de enlaces covalentes:
– O nitróxeno comparte un electrón con cada átomo de hidróxeno.
A estrutura de Lewis para NH₃ é:
“
H
|
H – N – H
|
“
E un par de electróns libres (par solitario) está no nitróxeno.
Pregunta 5
Debuxa e explica a estrutura de Lewis para o ión nitrato (NO₃⁻).
Debate:
O ión nitrato é un composto poliatómico cun átomo de nitróxeno (N) e tres átomos de osíxeno (O), e unha carga negativa.
1. Configuración electrónica:
– Nitróxeno: 1s² 2s² 2p³ (7 electróns en total)
– Osíxeno: 1s² 2s² 2p⁴ (8 electróns en total)
O nitróxeno ten cinco electróns de valencia, mentres que cada osíxeno ten seis electróns de valencia.
2. Número total de electróns de valencia:
– Nitróxeno: 5 electróns.
– Osíxeno (3 átomos): 18 electróns (6 electróns por átomo).
– Adicional debido aos ións negativos: 1 electrón.
Total de electróns de valencia = 5 + 18 + 1 = 24 electróns de valencia.
3. Formación de enlaces covalentes e preparación de estruturas de Lewis:
– O nitróxeno forma unha dobre ligazón cun dos átomos de osíxeno e ligazóns sinxelas cos outros dous átomos de osíxeno.
– A distribución uniforme da carga negativa entre dous átomos de osíxeno con enlaces simples implica resonancia.
A estrutura de Lewis para NO₃⁻ é:
“
O
/
ACESO=O
“
Pero débese engadir un signo de resonancia para describir a deslocalización dos electróns.
Conclusión
A unión covalente é un concepto fundamental en química, onde os átomos comparten electróns para lograr estabilidade. Comprender como debuxar estruturas de Lewis, contar electróns de valencia e determinar formas moleculares son habilidades esenciais para unha comprensión máis profunda dos procesos químicos. A través dos exemplos anteriores, espérase que os lectores obteñan unha mellor comprensión da formación e as características das unións covalentes.
