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

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

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

$\mathrm{NH_3}$: nitrógeno e hidrógeno son dos no metales, así que comparten electrones. El enlace es $\textbf{covalente polar}$: el nitrógeno es bastante más electronegativo (3,0 frente a 2,1) y atrae hacia sí el par compartido.

$\mathrm{Cl_2}$: dos átomos idénticos, con la misma electronegatividad, comparten el par por igual. El enlace es $\textbf{covalente apolar}$.

$\mathrm{Mg}$: es un metal puro. Sus átomos ceden los electrones de valencia a una nube deslocalizada que baña los cationes $\mathrm{Mg^{2+}}$ ordenados en una red. El enlace es $\textbf{metálico}$.

$\mathrm{NaBr}$: 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 $\mathrm{Na^+}$ y $\mathrm{Br^-}$, que se ordenan en una red. El enlace es $\textbf{iónico}$.

$\textbf{b) Razone si conducen la corriente eléctrica a temperatura ambiente. [0,50 puntos]}$

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

$\mathrm{Mg}$: $\textbf{sí conduce}$, 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.

$\mathrm{NaBr}$: $\textbf{no conduce}$ 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.

$\mathrm{NH_3}$ y $\mathrm{Cl_2}$: $\textbf{no conducen}$. 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:

$\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-}$

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

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

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

Comprobación del recuento:

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

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

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

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 $l = 0$.

$s = -1/2$, 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, $(6,\ 0,\ 0,\ -1/2)$.