Tema 5: Materiales moleculares

Los materiales moleculares están formados por moléculas individuales que se unen entre sí por enlaces primarios. Verdadero. Falso.

Con respecto a los materiales moleculares, en general: Sus puntos de fusión son elevados. Son malos conductores térmicos, pero buenos conductores eléctricos. Son blandos e insolubles en disolventes moleculares. Son blandos y malos conductores eléctricos.

Los cristales moleculares tienen enlaces primarios entre los átomos que constituyen las moléculas y enlaces secundarios entre estas. Verdadero. Falso.

Un cristal molecular se denomina de esta manera porque, en él, las subunidades asociadas con cada punto reticular son moléculas. Verdadero. Falso.

El metano (gas a la temperatura ambiente) tiene una temperatura de fusión baja debido a: La falta de fortaleza del enlace C–H. La repulsión H–H por impedimento estérico. La debilidad del enlace secundario. La escasa diferencia de electronegatividad entre el C y el H.

Los cristales líquidos son materiales moleculares en los que, en estado líquido, sus moléculas constituyentes presentan cierto ordenamiento. Verdadero. Falso.

Los cristales líquidos: Esmécticos tienen moléculas que forman capas paralelas que pueden deslizarse, con relativa facilidad, unas sobre otras. Colestéricos tienen alineados los ejes mayores de las moléculas según una dirección preferente, que se denomina eje óptico. Nemáticos tienen moléculas ordenadas según una espiral espacial. Esmécticos y nemáticos tienen moléculas con libertad para moverse en todas direcciones.

El grafito: También se denomina grafeno. Como cualquier otro sólido, no es un buen lubricante. Está compuesto por átomos de carbono que forman láminas planas unidas entre sí por un enlace de carácter secundario. Tiene un punto de fusión muy elevado debido a que todos sus enlaces son de tipo primario.

En relación a los fullerenos, elija la opción incorrecta: Uno de ellos, conocido como C₆₀, está formado por 60 átomos dispuestos en 20 hexágonos y 12 pentágonos. Un tipo muy importante de fullereno es el nanotubo. Tienen excelentes propiedades mecánicas, pero una densidad muy elevada.

La fullerita: Es el nombre que recibe el cristal de futboleno. Son duras y llegan a durezas cercanas, aunque inferiores, a las del diamante mediante la compresión. En estado puro, son conductoras. Impurificada con átomos de no metales, se comporta como un semiconductor y hasta como un superconductor.

Fullerenos como los C₄₀, C₇₆ y C₈₄ son nanotubos, mientras que los C₃₂, C₅₀, C₅₈ y C₇₄ son esferoidales. Verdadero. Falso.

¿Qué tipo de estructura geométrica adoptan las moléculas de agua al solidificarse (hielo) debido a la presencia de sus puentes de hidrógeno?. Red cúbica centrada en las caras con alta compacidad. Red hexagonal similar a la wurtzita con muchos espacios vacíos. Red ortorrómbica con densidad máxima. Red amorfa sin ordenamiento tridimensional.

A pesar de que el buckminsterfullereno ($C_{60}$) en estado puro es un material aislante, ¿qué propiedad excepcional adquiere cuando se impurifica con metales alcalinos como el potasio?. Se transforma en un semiconductor de alto gap. Se vuelve completamente transparente a la luz visible. Se transforma en superconductor a bajas temperaturas. adquiere propiedades magnéticas permanentes.

¿cuál de las siguientes afirmaciones describe con exactitud el comportamiento electrónico característico del grafeno?. Es un aislante perfecto a temperatura ambiente. Se comporta exclusivamente como un semiconductor fuertemente dopado. Se comporta como metal y también como semiconductor con un gap de energía nulo. Es un superconductor a temperatura ambiente.

¿Cuál es la composición geométrica exacta de los polígonos que conforman la molécula de $C_{60}$ (futboleno), otorgándole una simetría de icosaedro truncado?. Doce hexágonos y veinte pentágonos. Quince hexágonos y quince pentágonos. Veinte triángulos y doce hexágonos. Doce pentágonos y veinte hexágonos.

¿Qué rasgo microestructural diferencia a los cristales líquidos nemáticos de las demás mesofases?. Sus moléculas se ordenan en una espiral espacial compleja. Sus moléculas forman capas paralelas muy rígidas. Sus moléculas se alinean en un eje preferente pero están distribuidas aleatoriamente sin formar planos. Sus moléculas tienen total libertad para moverse en todas las direcciones sin ningún eje óptico.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor la estructura básica de los nanotubos de carbono?. Consisten en una lámina de grafeno en forma de tubo cuyos extremos suelen estar cerrados por semiesferas de fullereno. Consisten en una lámina plana de grafeno unida a múltiples fullerenos en su centro. Están formados por cadenas lineales de átomos de carbono unidos mediante fuerzas secundarias. Son redes tridimensionales idénticas al diamante pero deformadas plásticamente en forma de cilindro.

¿Qué estructura cristalina presenta el yodo en estado sólido a temperatura ambiente?. Estructura cúbica simple. Estructura hexagonal compacta. Estructura ortorrómbica centrada en las caras. Estructura tetragonal centrada en el cuerpo.

Para que una sustancia química tenga la capacidad de formar un cristal líquido (mesofase), ¿qué condición geométrica necesaria debe cumplir su molécula?. Que sea perfectamente esférica y simétrica. Que posea un factor geométrico alargado y orientable en el espacio. Que tenga un volumen atómico muy reducido. Que forme redes cristalinas tridimensionales muy compactas.

En un cristal líquido esméctico, ¿qué restricción fundamental determina el movimiento de las moléculas dentro del fluido?. Tienen total libertad para moverse en cualquier dirección del espacio. Solo pueden girar sobre su propio eje central sin desplazarse. Tienen libertad para moverse dentro de una capa concreta, pero no para cambiar de capa. Están rígidamente fijas en los puntos reticulares sin posibilidad de fluir.