Ejercicio resuelto de Química · 2026

Realice las siguientes tareas: [2 puntos]

a) Para la molécula ${\text{BeCl}}_2$, razone la geometría que presenta y justifique el tipo de hibridación para el átomo central. [0,50 puntos]

b) Explique por qué los puntos de ebullición del $\text{HF}$ (293 K) y del $\text{HCl}$ (188 K) son tan diferentes. [0,50 puntos]

c) Dada la siguiente configuración electrónica $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{10}4p^4$, escriba un posible conjunto de números cuánticos $(n,l,m,s)$ para su electrón diferenciador. [0,50 puntos]

d) Justifique brevemente cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá el elemento del apartado c) en su estado fundamental. [0,50 puntos]

Datos: número atómico $(Z)$: $\text{H}=1$; $\text{Be}=4$; $\text{F}=9$; $\text{Cl}=17$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Para}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{BeCl₂,}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{geometr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{presenta}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{justifique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{central.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El berilio tiene $Z=4$, luego su configuración fundamental es $1s^{2}2s^2$: ningún electrón desapareado. Para poder formar dos enlaces promociona un electrón $2s$ a un orbital $2p$ vacío y combina los dos orbitales resultantes:

$2s^{1}2p_x^1⟶\text{dos h}\acute{\text{ı}}\text{bridos equivalentes}$

La hibridación es $sp$. Los dos híbridos se orientan en direcciones opuestas, que es la disposición que más los separa, así que la geometría es $\mathbf{\text{lineal}}$, con un ángulo Cl-Be-Cl de 180°. Se llega a lo mismo contando zonas: hay dos de enlace y ningún par libre, y dos zonas se colocan siempre a 180°.

Conviene notar que el berilio queda rodeado de únicamente cuatro electrones: es una de las excepciones clásicas a la regla del octeto, igual que el boro en el $\mathrm{B}{\mathrm{H}}_3$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{puntos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ebullici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{HF}}\mathbf{\text{(293}}\mathbf{\text{K)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{HCl}}\mathbf{\text{(188}}\mathbf{\text{K)}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{tan}}\mathbf{\text{diferentes.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Hervir un compuesto molecular exige vencer las fuerzas $\mathbf{\text{intermoleculares}}$, no romper el enlace covalente, así que hay que comparar esas fuerzas en los dos casos.

En el $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ las moléculas son polares y se atraen por interacciones dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión de London, ambas relativamente débiles.

En el $\mathrm{H}\mathrm{F}$ hay además $\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$, que aparecen cuando el hidrógeno está unido a un átomo muy electronegativo y pequeño (F, O o N). El flúor cumple las dos condiciones, y el cloro no la segunda: es bastante más grande y su carga está más repartida.

$\mathrm{H}-\mathrm{F}\cdots \mathrm{H}-\mathrm{F}\cdots \mathrm{H}-\mathrm{F}$

El enlace de hidrógeno es un orden de magnitud más fuerte que una interacción dipolo-dipolo, y por eso el $\mathrm{H}\mathrm{F}$ hierve más de cien grados por encima del $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$. Lo llamativo es que la tendencia va al revés de lo esperable por la masa: el $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ es más pesado y más polarizable, pero ese efecto es pequeño frente al enlace de hidrógeno.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Dada}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{siguiente}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{1s²}}\mathbf{\text{2s²}}\mathbf{\text{2p⁶}}\mathbf{\text{3s²}}\mathbf{\text{3p⁶}}\mathbf{\text{4s²}}\mathbf{\text{3d¹⁰}}\mathbf{\text{4p⁴,}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{conjunto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{(n,}}\mathbf{\text{l,}}\mathbf{\text{m,}}\mathbf{\text{s)}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{diferenciador.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Primero conviene identificar el elemento sumando los electrones:

$2+2+6+2+6+2+10+4=34$

Es el selenio. El electrón diferenciador es el último que entra, uno de los $4p$, y sus números cuánticos son:

$n=4$, el nivel en que está.

$l=1$, por tratarse de un orbital $p$.

$m=-1$. El subnivel $4p$ tiene tres orbitales, con $m=-1,0,+1$. Por la regla de Hund los tres primeros electrones se reparten uno en cada uno con espines paralelos, y el cuarto se ve obligado a aparearse; por convenio se toma el primero de la serie.

$s=-1\mathrm{/}2$, porque es precisamente el que se aparea y debe llevar el espín opuesto.

Un conjunto válido es $(4,1,-1,-1\mathrm{/}2)$.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{valencia,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{desapareados,}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{apartado}}\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundamental.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Los electrones de valencia son los del nivel más externo, aquí el $n=4$:

$4s^{2}4p^4\Rightarrow 2+4=6\text{ electrones de valencia}$

Los diez electrones $3d^{10}$ $\mathbf{\text{no}}$ cuentan: el subnivel está completo y pertenece a un nivel interior. Seis es lo que corresponde al grupo 16, donde efectivamente está el selenio.

Para los desapareados hay que repartir los cuatro electrones $4p$ entre los tres orbitales según la regla de Hund:

$4p_x^{2}4p_y^{1}4p_z^1$

Uno de los orbitales queda doblemente ocupado y los otros dos con un electrón cada uno, luego hay $\mathbf{\text{dos}}$ electrones desapareados. Por eso el selenio es paramagnético, y tiende a ganar esos dos electrones para formar $\mathrm{S}{\mathrm{e}}^{2-}$.