Ejercicio resuelto de Estructura de Lewis · Química · 2026

Considere los siguientes compuestos ${\text{PF}}_3$ y $\text{OCS}$, y responda a las siguientes cuestiones: [2 puntos]

a) Represente sus estructuras de Lewis e indique cuántos pares de electrones no enlazantes tiene el átomo central. [0,50 puntos]

b) Justifique la polaridad de ambos compuestos. [0,50 puntos]

c) Sabiendo que el Sr tiene un número atómico igual a 38, indique a qué grupo y periodo pertenece. [0,50 puntos]

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

Datos: número atómico $(Z)$: $\text{C}=6$; $\text{O}=8$; $\text{F}=9$; $\text{P}=15$; $\text{S}=16$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Represente}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{estructuras}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Lewis}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{pares}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{enlazantes}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{central.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se empieza contando los electrones de valencia disponibles y se reparten formando enlaces hasta completar los octetos.

$\mathrm{P}{\mathrm{F}}_3$: el fósforo aporta 5 electrones de valencia y cada flúor 7, en total 26, es decir 13 pares. El fósforo forma tres enlaces simples y cada flúor conserva tres pares no enlazantes; sobra un par, que queda sobre el fósforo:

$3+3\cdot 3+1=13\text{ pares}$

$\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{S}$: el oxígeno aporta 6, el carbono 4 y el azufre 6, en total 16 electrones, es decir 8 pares. El carbono gasta sus cuatro electrones en dos dobles enlaces, uno con cada extremo, y a oxígeno y azufre les quedan dos pares no enlazantes a cada uno:

$2\cdot 2+2+2=8\text{ pares}$



Sobre el átomo central: el fósforo del $\mathrm{P}{\mathrm{F}}_3$ tiene $\mathbf{\text{un}}$ par de electrones no enlazantes, y el carbono del OCS $\mathbf{\text{ninguno}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{polaridad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ambos}}\mathbf{\text{compuestos.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Los dos compuestos son polares, pero por motivos distintos, y conviene separar la polaridad del enlace de la de la molécula.

$\mathrm{P}{\mathrm{F}}_3$: los enlaces P-F son muy polares, porque el flúor es el elemento más electronegativo de todos (4,0 frente a 2,2 del fósforo). Como el fósforo tiene cuatro zonas a su alrededor —tres enlaces y un par libre—, la geometría molecular es una pirámide trigonal, no un plano, y los tres momentos dipolares no se cancelan:

${\vec{\mu }}_{\text{total}}=\sum {\vec{\mu }}_i\mathrm{\ne }\vec{0}$

La molécula es $\mathbf{\text{polar}}$, y el par no enlazante refuerza el dipolo en lugar de compensarlo.

$\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{S}$: aquí la molécula sí es lineal, porque el carbono solo tiene dos zonas de enlace. Pero lineal no significa apolar: hace falta además que los dos momentos sean iguales para que se resten a cero. Y no lo son, porque los extremos son distintos:

$\mathrm{E}\mathrm{N}(\mathrm{O})=\mathrm{3,4}\mathrm{E}\mathrm{N}(\mathrm{C})=\mathrm{2,6}\mathrm{E}\mathrm{N}(\mathrm{S})=\mathrm{2,6}$

El enlace C=O está claramente polarizado hacia el oxígeno, mientras que el C=S es casi apolar. La suma no se anula y la molécula es $\mathbf{\text{polar}}$, aunque débilmente.

El contraste con el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ es lo que hay que ver: también es lineal, pero sus dos extremos son idénticos y por eso sí resulta apolar.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Sabiendo}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{Sr}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{igual}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{38,}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{pertenece.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se colocan los 38 electrones por orden creciente de energía:

$\mathrm{S}\mathrm{r}(Z=38):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{10}4p^{6}5s^2$

Comprobación del recuento: $2+2+6+2+6+2+10+6+2=38$ electrones. De forma abreviada, $[\mathrm{K}\mathrm{r}]5s^2$.

El $\mathbf{\text{periodo}}$ lo da el número cuántico principal más alto ocupado, que aquí es $n=5$: periodo 5. El $\mathbf{\text{grupo}}$ lo dan los electrones de valencia, que son solo dos, $5s^2$: el estroncio es del bloque $s$ y pertenece al grupo 2, el de los alcalinotérreos.

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

El electrón diferenciador es el último que se coloca, el segundo de los $5s$. Sus números cuánticos son:

$n=5$, porque está en el quinto nivel.

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

$m=0$, el 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 por el principio de exclusión de Pauli debe llevar el espín opuesto al primero.

Un conjunto válido es, por tanto, $(5,0,0,-1\mathrm{/}2)$.