Ejercicio resuelto de Enlace químico · Química · Cantabria · 2025

Considere los siguientes compuestos ${\text{NH}}_3$, ${\text{Cl}}_2$, $\text{Mg}$ y $\text{NaBr}$ y responda a las siguientes tareas: [2 puntos]

a) Razone el tipo de enlace presente en cada uno de ellos. [0,50 puntos]

b) Razone si conducen la corriente eléctrica a temperatura ambiente. [0,50 puntos]

c) Sabiendo que el Ba tiene un número atómico igual a 56, escriba su configuración electrónica. [0,50 puntos]

d) Escriba un posible conjunto de números cuánticos $(n,l,m,s)$ para el electrón diferenciador del Ba. [0,50 puntos]

Datos: número atómico $(Z)$: $\text{H}=1$; $\text{N}=7$; $\text{Na}=11$; $\text{Mg}=12$; $\text{Cl}=17$; $\text{Br}=35$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{presente}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El tipo de enlace lo deciden los elementos que se combinan y su diferencia de electronegatividad.

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$: nitrógeno e hidrógeno son dos no metales, así que comparten electrones. El enlace es $\mathbf{\text{covalente}}\mathbf{\text{polar}}$: el nitrógeno es bastante más electronegativo (3,0 frente a 2,1) y atrae hacia sí el par compartido.

$\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$: dos átomos idénticos, con la misma electronegatividad, comparten el par por igual. El enlace es $\mathbf{\text{covalente}}\mathbf{\text{apolar}}$.

$\mathrm{M}\mathrm{g}$: es un metal puro. Sus átomos ceden los electrones de valencia a una nube deslocalizada que baña los cationes $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ ordenados en una red. El enlace es $\mathbf{\text{met}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lico}}$.

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}$: un metal alcalino y un halógeno, con una diferencia de electronegatividad enorme (2,8 frente a 0,9). No se comparten los electrones, se transfieren: el sodio cede uno y el bromo lo capta, dando $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ y $\mathrm{B}{\mathrm{r}}^{-}$, que se ordenan en una red. El enlace es $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{conducen}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{corriente}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ctrica}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{ambiente.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Conducir la corriente exige tener cargas libres capaces de desplazarse, y solo dos de las cuatro sustancias las tienen a temperatura ambiente.

$\mathrm{M}\mathrm{g}$: $\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{conduce}}$, y muy bien. Es precisamente lo característico del enlace metálico: los electrones de la nube deslocalizada se mueven por todo el sólido al aplicar una diferencia de potencial.

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}$: $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{conduce}}$ en estado sólido. Los iones existen, pero están fijos en sus posiciones de la red y no pueden desplazarse. Sí conduce fundido o disuelto en agua, cuando la red se deshace y los iones quedan libres.

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ y $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$: $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{conducen}}$. Son sustancias moleculares, sin iones ni electrones libres; a temperatura ambiente además son gases. El amoniaco disuelto en agua conduce débilmente, pero no por sí mismo, sino porque reacciona con ella y genera algunos iones:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Sabiendo}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{Ba}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{igual}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{56,}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se van llenando los orbitales por orden creciente de energía (principio de construcción) hasta colocar los 56 electrones del bario:

$\mathrm{B}\mathrm{a}(Z=56):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{10}4p^{6}5s^{2}4d^{10}5p^{6}6s^2$

Comprobación del recuento:

$2+2+6+2+6+2+10+6+2+10+6+2=56$ electrones.

También puede escribirse de forma abreviada como $[\mathrm{X}\mathrm{e}]6s^2$, porque los cincuenta y cuatro primeros electrones reproducen la configuración del xenón.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{conjunto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{(n,}}\mathbf{\text{l,}}\mathbf{\text{m,}}\mathbf{\text{s)}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{diferenciador}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{Ba.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El electrón diferenciador es el último que se coloca, el segundo de los $6s$. Sus números cuánticos son:

$n=6$, porque está en el sexto nivel.

$l=0$, porque es un orbital de tipo $s$ (para un nivel $n$, $l$ va de 0 a $n-1$, y $l=0$ es el $s$).

$m=0$, único valor permitido, porque $m$ va de $-l$ a $+l$ y aquí $l=0$.

$s=-1\mathrm{/}2$, porque es el segundo electrón del orbital y el principio de exclusión de Pauli obliga a que lleve el espín opuesto al primero.

Un conjunto válido es, por tanto, $(6,0,0,-1\mathrm{/}2)$.