Ejercicio - Polaridad y fuerzas intermoleculares

Solución: El carbono y el silicio pertenecen al mismo grupo (grupo 14) de la tabla periódica, pero forman compuestos muy distintos con el oxígeno. Esto se debe a las diferencias en el tamaño de sus átomos y en la forma en que pueden formar enlaces. \( \textbf{1. Diferencia de tamaño y orbitales:} \) - El \( \textbf{carbono} \) está en el segundo período y tiene orbitales pequeños (nivel 2). - El \( \textbf{silicio} \) está en el tercer período y tiene orbitales más grandes (nivel 3). Esto hace que el carbono pueda formar enlaces fuertes y cortos con el oxígeno, mientras que el silicio solo puede formar enlaces más largos y menos eficaces. \( \textbf{2. Tipo de enlace que forman:} \) - El \( \text{CO}_2 \) tiene enlaces dobles \( \text{C} = \text{O} \). Estos enlaces dobles están formados por: - Un enlace \( \sigma \) (fuerte, por solapamiento frontal de orbitales). - Un enlace \( \pi \) (más débil, por solapamiento lateral de orbitales \( p \)). \[ \text{Enlace } \pi: \text{ se forma cuando dos orbitales } p \text{ se solapan de lado.} \] Esto solo funciona bien si los orbitales son del mismo tipo y tamaño, como ocurre entre el carbono y el oxígeno. - El \( \text{SiO}_2 \), en cambio, no puede formar enlaces dobles eficaces con oxígeno, porque los orbitales del silicio son demasiado grandes y no se solapan bien de lado. Por eso, el silicio forma solo enlaces simples con oxígeno. \( \textbf{3. Resultado estructural:} \) - \( \text{CO}_2 \) forma moléculas independientes, que son lineales y se mantienen unidas solo por fuerzas débiles (Van der Waals). Por eso, es un gas a temperatura ambiente. - \( \text{SiO}_2 \) forma una gran red sólida en la que cada átomo de silicio se une a cuatro oxígenos. Esta estructura es muy fuerte y da lugar a un sólido duro y con punto de fusión muy alto. \( \textbf{Conclusión:} \) Aunque carbono y silicio están en el mismo grupo, el carbono forma enlaces dobles con oxígeno y produce moléculas pequeñas como \( \text{CO}_2 \). El silicio, por su mayor tamaño, solo puede formar enlaces simples y genera estructuras gigantes como el \( \text{SiO}_2 \).