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

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

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

$\mathrm{PF_3}$: 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:

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

$\mathrm{OCS}$: 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 $\mathrm{PF_3}$ tiene $\textbf{un}$ par de electrones no enlazantes, y el carbono del OCS $\textbf{ninguno}$.

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

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

$\mathrm{PF_3}$: 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:

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

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

$\mathrm{OCS}$: 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:

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

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 $\textbf{polar}$, aunque débilmente.

El contraste con el $\mathrm{CO_2}$ es lo que hay que ver: también es lineal, pero sus dos extremos son idénticos y por eso sí resulta apolar.

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

Se colocan los 38 electrones por orden creciente de energía:

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

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

El $\textbf{periodo}$ lo da el número cuántico principal más alto ocupado, que aquí es $n = 5$: periodo 5. El $\textbf{grupo}$ 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.

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

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 $l = 0$.

$s = -1/2$, 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, $(5,\ 0,\ 0,\ -1/2)$.